Αρχική Διάστημα “Science”: Η αναδίπλωση πρωτεϊνών σημαντικότερη επιστημονική ανακάλυψη του 2021

“Science”: Η αναδίπλωση πρωτεϊνών σημαντικότερη επιστημονική ανακάλυψη του 2021

Σύνταξη: ecozen.gr

0
proteins
Η τεχνητή νοημοσύνη προέβλεψε πώς δύο πρωτεΐνες σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα που εμπλέκεται στην επιδιόρθωση του DNA. (ΕΙΚΟΝA:V. ALTOUNIAN/ SCIENCE
Διαφήμιση

Στην ομιλία του για την αποδοχή του Βραβείου Νόμπελ το 1972, ο Αμερικανός βιοχημικός Christian Anfinsen παρουσίασε ένα όραμα: Μια μέρα θα ήταν δυνατό, είπε, να προβλεφθεί η τρισδιάστατη δομή οποιασδήποτε πρωτεΐνης απλώς από την αλληλουχία των δομικών στοιχείων αμινοξέων. Με εκατοντάδες χιλιάδες πρωτεΐνες μόνο στο ανθρώπινο σώμα, μια τέτοια πρόοδος θα είχε τεράστιες εφαρμογές, προσφέροντας γνώσεις για τη βιολογία και αποκαλύπτοντας πολλά υποσχόμενους νέους στόχους φαρμάκων.

Εδώ και σχεδόν 50 χρόνια οι επιστήμονες πάσχιζαν να λύσουν ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα στη φύση: να προβλέψουν το πολύπλοκο τρισδιάστατο σχήμα στο οποίο θα διπλώσουν τα αμινοξέα, όταν σχηματίζουν μια λειτουργική πρωτεΐνη.

Τώρα, μετά από σχεδόν 50 χρόνια, οι ερευνητές έχουν δείξει ότι το λογισμικό που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη (AI) μπορεί να δημιουργήσει ακριβείς δομές πρωτεϊνών κατά χιλιάδες – μια πρόοδος που πραγματοποιεί το όνειρο του Anfinsen και είναι η πιο σημαντική επιτυχία για την επιστημονική επιθεώρηση “Science” για το 2021.

Σύμφωνα με το περιοδικό, πρόκειται για ένα κατόρθωμα σε δύο “μέτωπα”: από τη μία επιλύθηκε ένα επιστημονικό πρόβλημα που παρέμενε άλυτο επί πέντε δεκαετίες και, από την άλλη, οι επιστήμονες έχουν πια στα χέρια τους “μια καινοτόμα τεχνική που, όπως η CRISPR και η cryo-EM, θα επιταχύνει σε μεγάλο βαθμό τις επιστημονικές ανακαλύψεις”.

Πρωτεΐνες: Θεμέλιοι λίθοι ζωής

Οι πρωτεΐνες είναι οι θεμέλιοι λίθοι της ζωής και οι λειτουργίες τους, οι οποίες παίζουν κεντρικό ρόλο σχεδόν σε όλες τις βιολογικές διαδικασίες, σχετίζονται άμεσα με το ακριβές τρισδιάστατο σχήμα τους. Έως πρόσφατα ο προσδιορισμός αυτής της πρωτεϊνικής δομής ήταν μια χρονοβόρα και δαπανηρή διαδικασία, που απαιτούσε πολύπλοκες εργαστηριακές αναλύσεις.

Παρόλο που εδώ και δεκαετίες είχαν γίνει πολλές προσπάθειες να αναπτυχθούν υπολογιστικά μοντέλα για την επίλυση του προβλήματος της αναδίπλωσης των πρωτεϊνών, η ακριβής πρόβλεψη της δομής τους διέφευγε των ερευνητών, εωσότου το 2021 εμφανίστηκαν δύο σημαντικές μελέτες ταυτόχρονα στα δύο σημαντικότερα επιστημονικά περιοδικά του κόσμου, στο στο “Nature” και στο “Science”, όπου παρουσιάστηκαν αντίστοιχα δύο διαφορετικά “έξυπνα” συστήματα, τα AlphaFold και RoseTTA-fold. Και τα δύο είναι ικανά να προβλέψουν ένα ευρύ φάσμα πολύπλοκων δομών πρωτεϊνών γρήγορα και με ακρίβεια, με βάση μόνο τα αμινοξέα αυτές που περιέχουν. Οι ερευνητές και των δύο επιστημονικών ομάδων επέτρεψαν μάλιστα την ελεύθερη πρόσβαση στα δεδομένα τους, έτσι ώστε άλλοι επιστήμονες να αξιοποιήσουν τα νέα “έξυπνα” συστήματα.

Η 10άδα των επιστημονικών επιτευγμάτων του 2021

Οι άλλες επιστημονικές εξελίξεις που ξεχώρισαν το 2021 και συμπληρώνουν την πρώτη δεκάδα (Top 10), σύμφωνα με το «Science», ήταν η ανάπτυξη αντιικών χαπιών κατά της Covid-19, οι νέες μετρήσεις του υποατομικού σωματιδίου μιονίου, οι παρατηρήσεις σεισμών στον ‘Αρη από το ρόβερ InSight της NASA, η ανάκτηση αρχαίου ανθρώπινου DNA από το έδαφος, η εφαρμογή της γενετικής τεχνικής CRISPR σε ζώντες οργανισμούς, η χρήση ψυχεδελικών ναρκωτικών για τη θεραπεία του μετατραυματικού συνδρόμου, η ανάπτυξη μονοκλωνικών αντισωμάτων για τη θεραπεία λοιμωδών νόσων, οι νέες παλαιοντολογικές ανακαλύψεις για το μακρινό παρελθόν του ανθρώπου και οι πρόοδοι στην παραγωγή ενέργειας από σύντηξη.

Με πληροφορίες από Science και ΑΠΕ

Διαφήμιση