من تصميم البروتين إلى التنبؤ بهيكلها.. كيف أحدثت اكتشافات نوبل 2024 ثورة في العلم؟
فاز ديفيد بيكر، وديميس هاسابيس، وجون إم جامبر بنوبل الكيمياء 2024 لحل لغز هياكل البروتينات باستخدام تصميم البروتين والذكاء الاصطناعي، فكيف ساهموا في حل مشكلة عمرها 50 عاما؟
أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم عن منح جائزة نوبل مناصفة بين ديفيد بيكر عن "تصميم البروتين الحاسوبي"، وديميس هاسابيس وجون إم جامبر عن "التنبؤ ببنية البروتين"، وهي الاكتشافات التي وصفت بـ "المذهلة" في بيان الجائزة.
ما هو تصميم البروتين الحاسوبي؟
استطاع العالم ديفيد بيكر أن يبتكر إنجاز "شبه مستحيل" قادر على إنتاج أنواع جديدة من البروتينات، وهو ما يفتح آفاقا جديدة تساهم في فك شفرة هياكل البروتينات المذهلة.
يأتي اكتشاف ديفيد بيكر بعد عمل مضنٍ استمر لعقدين، بعد أن نجح عام 2003 في استخدام الأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتينات (وعددها 20 حمضًا أمينيًا مختلفًا) تعتبر لبنات بناء الحياة، وعمل على تصميم بروتين جديد لا يشبه أي بروتين آخر.
وتمكنت المجموعة البحثية من إنتاج "إبداعًا بروتينيًا خياليًا"، كما يصف بيان الجائزة، بما في ذلك البروتينات التي يمكن استخدامها كأدوية ولقاحات ومواد نانوية وأجهزة استشعار صغيرة.
ما هو التنبؤ ببنية البروتين؟
يقدم الاكتشاف الثاني، الذي نال عنه ديميس هاسابيس وجون إم جامبر جائزة نوبل في الكيمياء، القدرة على التنبؤ بهياكل البروتين. من خلال الاعتماد على نموذج للذكاء الاصطناعي اسمه AlphaFold2 تم استخدامه للتعرف على بنية جميع البروتينات، وعددها 200 مليون، والتنبؤ بها.
عبر هذا الاكتشاف، الذي تمكن أكثر من مليوني شخص حول العالم من استخدامه، يمكن فهم مقاومة المضادات الحيوية بشكل أفضل، وتقديم صور للإنزيمات التي يمكنها تحلل البلاستيك، خاصة بعد المرور بعقود كان من الصعب خلالها التنبؤ بهياكل البروتينات من تسلسلات الأحماض الأمينية، رغم محاولات الباحثين، وهو الأمر الذي يجعل هذا الاكتشاف "اختراق مذهل".
