Нобелевскую премию присудили за «гениальные химические инструменты жизни»

Награда по химии поделена на троих, но не поровну

Итак, Нобелевская премия по химии 2024 года присуждена за белки - гениальные химические инструменты жизни. Дэвиду Бейкеру удалось совершить почти невозможное - создать совершенно новые виды белков. А Демис Хассабис и Джон Джампер разработали модель искусственного интеллекта для решения проблемы 50-летней давности: прогнозирования сложных структур белков. Эти открытия обладают огромным потенциалом, подчеркивается в пресс-релизе Нобелевского комитета.

“Одно из открытий, получивших признание в этом году, касается создания впечатляющих белков. Другое касается осуществления мечты 50-летней давности: предсказания структуры белков по их аминокислотным последовательностям. Оба эти открытия открывают огромные возможности”, - говорит Хайнер Линке, председатель Нобелевского комитета по химии.

Белки обычно состоят из 20 различных аминокислот, которые можно назвать строительными блоками жизни. В 2003 году Дэвиду Бейкеру удалось использовать эти блоки для создания нового белка, который не был похож ни на один другой белок. С тех пор его исследовательская группа создавала одно оригинальное белковое творение за другим, включая белки, которые могут быть использованы в качестве фармацевтических препаратов, вакцин, наноматериалов и крошечных сенсоров.

Второе открытие касается предсказания структуры белка. В белках аминокислоты связаны друг с другом в длинные цепочки, которые складываются, образуя трехмерную структуру, что имеет решающее значение для функционирования белка. С 1970-х годов исследователи пытались предсказать структуру белка по аминокислотным последовательностям, но это было крайне сложно. Однако четыре года назад произошел потрясающий прорыв.

В 2020 году Демис Хассабис и Джон Джампер представили модель искусственного интеллекта под названием AlphaFold2. С ее помощью они смогли предсказать структуру практически всех 200 миллионов белков, которые идентифицировали исследователи. С момента своего открытия AlphaFold2 использовали более двух миллионов человек из 190 стран. Благодаря множеству научных приложений исследователи теперь могут лучше понять устойчивость к антибиотикам и создать изображения ферментов, способных разлагать пластик.

В ожидании оглашения решения Королевской Шведской академии наук многочисленные эксперты, как это традиционно бывает, пытались спрогнозировать, кто же может стать в этом году лауреатом химического «Нобеля». Проведенный сайтом Chemistry Views среди ученых опрос выдал следующий результат: эта честь будет оказана американскому биохимику. Другие области, которые считаются наиболее вероятными, - это материалы/полимеры, физическая химия и органическая химия. Наиболее вероятными лауреатами, согласно этим прогнозам, считаются известный своими новаторскими исследованиями в области гликобиологии биохимик из Исследовательского института Скриппса в Сан-Дейго Чи-Хьюи Вонг, а также Роберт С. Лангер и Карл Дайссерот. 

А издание Chemistry World отмечало, что аналитики и онлайн-комментаторы предложили несколько претендентов на премию, среди которых, в частности, молекулярная динамика, экологически чистая энергетика и трехмерное предсказание структуры белка.

Компания Clarivate недавно опубликовала свой ежегодный список цитируемых лауреатов – исследователей, чьи работы входят в число наиболее часто цитируемых публикаций, каждая из которых имеет 2000 и более цитирований. В список вошли 22 выдающихся ученых и экономиста из шести стран, чьи работы были признаны заслуживающими Нобелевской премии, согласно анализу, проведенному Институтом научной информации (ISI). Из них шесть человек были выбраны в качестве кандидатов на премию по химии.

Ученые Роберто Кар из Принстонского университета, США, и Микеле Парринелло из Итальянского технологического института получили признание за "революционную" молекулярную динамику Car–Parrinello – вычислительную технику, которая позволяет проводить более эффективное моделирование молекулярной динамики. Это помогает исследователям лучше понимать химические реакции и поведение материалов на атомарном уровне.

Следующими в списке идут Джон Джампер, директор Google DeepMind; Демис Хассабис, исполнительный директор Google DeepMind; и биохимик Дэвид Бейкер из Вашингтонского университета. Они были признаны за их вклад в предсказание структуры белков, что привело к созданию таких ИИ, как RoseTTAFold и AlphaFold, которые могут генерировать исключительно точные трехмерные модели белков.

Казунари Домен из Токийского университета в Японии был выбран за его ключевую работу по активируемым светом катализаторам, которые используют солнечный свет для запуска реакций расщепления воды, что является ключевым шагом в производстве чистого водородного топлива.

Среди других фаворитов в научных изданиях также упоминается Шанкар Баласубраманьян из Кембриджского университета за его работу по секвенированию нового поколения и химии нуклеиновых кислот, а также Омар Яги из Калифорнийского университета в Беркли за его работу по ковалентно-органическим структурам.

В прошлом году «нобелевцами» стали Мунджи Бавенди, Луис Брус и работающий в США наш соотечественник Алексей Екимов – за открытие и разработку квантовых точек.

А самым первым в истории лауреатом премии по химии стал голландец Якоб Хендрик Вант-Гофф. С тех пор, с 1901 по 2023 год Нобелевская награда по химии присуждалась 115 раз – и ее за этот период получили 192 человека. Примерно в половине (63 раза) случаев Нобелевскую премию по химии вручали одному-единственному лауреату, и примерно одинаковое количество раз награду присуждали двоим (25 раз) и троим (27 раз) ученым.

Нобелевская премия по химии означает вручение золотой медали и денежной награды в размере 10 миллионов шведских крон (примерно около 1,1 млн американских долларов). В уставе Нобелевского фонда говорится, что сумма премии может быть разделена поровну между двумя работами, каждая из которых считается удостоенной премии: «Если награждаемая работа создана двумя или тремя людьми, премия присуждается им совместно. Ни в коем случае сумма приза не может быть разделена между более чем тремя людьми».

Первым человеком, дважды получившим Нобелевскую награду по химии, стал Фредерик Сангер – в 1958 и 1980 годах. В числе награжденных химиков есть еще «дважды нобелевцы»: в частности, американский химик и активист Линус Паулинг получил в 1954 году награду по химии, а через восемь лет – и премию мира), а Мари Кюри помимо «химического Нобеля» получившая также и соответствующую награду по физике.

Средний возраст нобелевских лауреатов премии по химии по-прежднему составляет 58 лет. Самым молодым награжденным, как и прежде, считается 35-летний Фредерик Жолио, получивший вместе со своей женой Ирен Жолио-Кюри премию в 1935 году. А самым пожилым лауреатом с 2019 года считается 97-летний американский ученый Джон Гуденаф.

Как и в случае с наградой по физике, премия по химии преимущественно является мужской наградой. Женщины среди удостоенных премии химиков представлены упомянутой выше Мари Кюри, ее дочерью Ирен Жолио-Кюри, Дороти Кроуфут Ходжкин, Ада Йонат и награжденной в 2018 году Фрэнсис Арнольд. А еще в 2020 году обладательницами «Нобеля» по химии оказались две женщины – французская исследовательница в области микробиологии, генетики и биохимии Эммануэль Шарпантье и американская ученая-биохимик Дженнифер Дудна – за развитие метода редактирования генома. Но в позапрошлом году «женского полка» среди химиков-нобелевцев прибыло – награду получила Каролин Бертоцци.