他们破译了蛋白质复杂结构的密码！解读2024年诺贝尔化学奖

◎ 科技日报记者 刘霞

当地时间10月9日，瑞典皇家科学院揭晓了2024年诺贝尔化学奖的归属。美国华盛顿大学科学家戴维·贝克因在“计算蛋白质设计”方面的贡献，荣获该奖项一半的奖金；另一半奖金则由谷歌“深度思维”公司创始人、英国科学家戴密斯·哈萨比斯和该公司美国科学家约翰·乔普共享，以表彰他们在“蛋白质结构预测”方面做出的成就。

图片来源：诺贝尔奖委员会官网

诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克指出，今年的诺贝尔化学奖如同“双花并蒂”！他们一方面构建出全新蛋白质结构；另一方面则基于氨基酸序列实现蛋白质结构预测。这两项科学突破，携手开辟出巨大的可能性！

全新蛋白质的奇妙构建

2024年诺贝尔化学奖“花落”蛋白质，是因为蛋白质对生命至关重要。没有蛋白质，生命就不可能存在。

蛋白质如同生命体内的“能工巧匠”，以其独特的化学能力，编织出生命的多样性与复杂性。它们掌控并驱动生命体内所有的化学反应，这些反应共同构筑了生命的宏伟蓝图。同时，蛋白质可谓“千面女郎”，扮演着激素、信号物质、抗体以及身体组织构建者等多种角色。

蛋白质通常由20种不同的氨基酸组成，这些氨基酸如同组成生命的“积木”。2003年，贝克利用“积木”，成功创造出一种前所未有的新蛋白质，开启了构建全新蛋白质的大门。

此后，贝克的研究小组不断发挥创意，创造出一系列富有想象力的蛋白质。这些蛋白质正在药物、疫苗、纳米材料和微型传感器等多个领域“大展拳脚”。

精准预测蛋白质结构

在蛋白质的世界里，氨基酸以长链的形式相连，折叠成复杂的三维结构，这些结构对蛋白质的功能至关重要。

自20世纪70年代以来，科学家一直致力于根据氨基酸序列预测蛋白质结构，但这是一项极其艰巨的任务。因为有些氨基酸和其他氨基酸相互吸引、相互作用；有些氨基酸则具有疏水性。而且氨基酸链形成了复杂的形状，使精准确定蛋白质结构难上加难。

使用“阿尔法折叠2”确定蛋白质结构。图片来源：诺贝尔奖委员会官网

人工智能（AI）模型“阿尔法折叠2”的横空出世，为解决这一萦绕在科学家心头50年的难题带来转机！

2020年，哈萨比斯和乔普研制出“阿尔法折叠2”。在该模型的帮助下，科学家们已经能够预测2亿多种蛋白质的结构。

自问世以来，“阿尔法折叠2”已被来自190个国家和地区的200多万研究人员使用。这一模型的应用使研究人员能够更深入地研究抗生素的耐药性，并设计出能分解塑料的酶。

科学家们现在能够预测蛋白质的结构，并设计全新的蛋白质，这是科学赐予人类最美好的礼物之一。

为什么又是人工智能

张梦然

在2024年最后一个诺贝尔自然科学奖项公布后，人们最震惊的莫过于化学奖和物理学奖同时垂青AI领域的研究者。这是AI技术在多个科学领域中广泛应用和产生深远影响的证明。

这种“跨界”的认可，表明AI已不仅仅是计算机科学的一个分支，而是成为推动科学研究和技术进步的重要工具，它为解决长期存在的科学问题提供了强有力的支持，并且已经在多个层面促进了科学的发展。诺奖既是对他们个人成就的认可，也是对整个AI辅助科学研究趋势的一个肯定。

我们已看到AI黄金时代的一批科学家正熠熠生辉。这场景仿佛再现上世纪物理学黄金时代——从1900年到1925年，爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森堡、狄拉克、居里夫人等科学大师产出了大量的成果。我们期待，AI领域的创新能为人们开启一扇扇新世界的窗户；我们相信，这次的诺奖会激励更多年轻人关注AI及其在科学中的应用，从而诞生新一代的跨学科人才。

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来源：科技日报

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编辑：刘义阳

审核：朱丽