Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
De Nobelprijs voor Scheikunde gaat naar onderzoekers die computerprogramma’s hebben gebouwd die de structuur van eiwitten voorspellen en zelfs eiwitten met compleet nieuwe functies kunnen bedenken.
Eiwitten zijn onmetelijk belangrijk: ze zijn de bouwblokken voor ons lichaam (bijvoorbeeld onze huid en ons haar); ze zorgen ervoor dat onze spieren kracht kunnen leveren; ze lezen, kopiëren, en repareren ons DNA; ze zorgen ervoor dat onze zenuwcellen hun werk kunnen doen; ze zijn de antilichamen van ons afweersysteem; ze maken het mogelijk dat cellen kunnen communiceren en ze spelen een rol bij alle chemische reacties in ons lichaam. En dat is maar een greep uit de vele taken die eiwitten vervullen.
De chemische multitools zijn opgebouwd uit een reeks aminozuren die als een soort kralenketting aan elkaar vast zitten. Zo’n ketting zit gedraaid en gevouwen in een unieke 3D-structuur. Die vorm bepaalt voor een enorm groot deel de functie van een eiwit.
De helft van de Nobelprijs voor Scheikunde gaat dit jaar naar de Britse Demis Hassabis en de Amerikaanse John Jumper van Google Deepmind. Zij gebruikten kunstmatige intelligentie om iets te doen waar scheikundigen al meer dan 50 jaar van droomden: het voorspellen van de 3D-structuur van een eiwit aan de hand van de aminozuurvolgorde.
De andere helft van de prijs gaat naar de Amerikaan David Baker. Hij ontwikkelde een computerprogramma dat eiwitten kan ontwerpen die nog niet bestaan en die compleet nieuwe functies hebben.
Lees ook:
- 2024: Nobelprijs Geneeskunde voor ontdekking van cruciale rol microRNA
- 2024: Nobelprijs Natuurkunde naar de grondleggers van kunstmatige intelligentie
- 2023: Nobelprijs Scheikunde voor ontdekking van quantumstippen
Nieuwe eiwitten maken
Bakers uitvinding kwam als eerste. Scheikundigen proberen al jaren om eiwitten aan te passen zodat ze andere nuttige functies krijgen. Maar ze bleven altijd op bestaande eiwitten lijken, het lukte nog niet om compleet nieuwe eiwitten te maken.
Baker wilde daar verandering in brengen, hij zei ooit: “Als je een vliegtuig wil bouwen, begin je niet met het aanpassen van een vogel; in plaats daarvan begrijp je de eerste beginselen van aerodynamica en bouw je vliegmachines op basis van die beginselen.”
Voor zijn missie gebruikte hij zijn computerprogramma Rosetta, dat hij eerder al had ontworpen om eiwitstructuren te voorspellen. Dat ging toen redelijk, maar was nog lang niet foutloos. Maar als het programma met de aminozuurvolgorde de eiwitstructuur enigszins kon voorspellen, zo dacht Baker, kon het dat dan ook andersom?
Samen met zijn team tekende hij in 2003 een compleet nieuwe eiwitstructuur en vroeg Rosetta om een aminozuurvolgorde te bedenken die zou leiden tot die vorm. En dat bleek enorm goed te lukken, het programma was er zelfs beter in dan in zijn oorspronkelijke taak.
De mogelijkheid om eiwitten met eindeloos veel nieuwe functies te maken, is volgens het Nobelcomité enorm nuttig voor de mensheid. Zo kan dat onder andere leiden tot nieuwe nanomaterialen, gerichte geneesmiddelen, snellere ontwikkeling van vaccins, minuscule sensors en een groenere chemische industrie. Daarom krijgt Baker de helft van de Nobelprijs.
Eiwitstructuur voorspellen
De andere helft gaat dus naar Hassabis en Jumper. In 2020 ontwikkelden zij AlphaFold 2, een computerprogramma gebaseerd op kunstmatige intelligentie dat voor het eerst in staat was om met een enorme nauwkeurigheid de structuur van eiwitten te voorspellen.
Daarvoor maakten ze gebruik van kunstmatige neurale netwerken om patronen te herkennen in databases van bekende eiwitstructuren (die met tijdrovende microscooptechnieken waren verhelderd) en hun aminozuren.
AlphaFold 2 heeft ervoor gezorgd dat we nu enorm gemakkelijk en snel de structuur van eiwitten kunnen visualiseren. Dat helpt wetenschappers bij het begrijpen van veel aspecten van het leven, bijvoorbeeld waarom sommige ziektes zich ontwikkelen, hoe antibioticaresistentie ontstaat of waarom sommige microben plastic kunnen afbreken.
Andere winnaars
Deze week worden ook de winnaars van de andere Nobelprijzen bekendgemaakt, op donderdag voor Literatuur en op vrijdag voor de Vrede. Maandag werd bekend dat de ontdekkers van microRNA de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde hebben gewonnen en dinsdag kregen de grondleggers van kunstmatige intelligentie de Nobelprijs voor Natuurkunde. Maandag 14 oktober wordt de Prijs voor Economie bekendgemaakt, hoewel dit geen echte Nobelprijs is. Op 10 december, de sterfdag van naamgever Alfred Nobel, worden de prijzen officieel uitgereikt.
Bron: Nobelprize.org