I vincitori del Premio Nobel 2024 per la chimica, David Baker, Demis Hassabis e John M. Jumper, hanno rivoluzionato la nostra comprensione delle proteine. Scopri come il loro lavoro innovativo non solo ha trasformato la scienza, ma ha anche aperto la strada a scoperte in campi che vanno dalla biotecnologia ai vaccini.
Il Premio Nobel per la Chimica 2024 è stato assegnato agli scienziati David Baker, Demis Hassabis e John M. Jumper, esperti di intelligenza artificiale che hanno rivoluzionato la comprensione delle proteine e della loro struttura. Cosa sono queste molecole e perché sono valse ai tre ricercatori il prestigioso riconoscimento?
Davide Baker dall’Università di Washington, nonché Demis Hassabis et John M. Ponticello Di Mente profonda (Google), sono i premi Nobel 2024 per la chimica. I tre scienziati sono stati premiati per i loro studi pionieristici sull’argomento proteine; il primo per la “progettazione computazionale delle proteine”, mentre gli altri due per la “previsione della struttura delle proteine”. L’annuncio è stato dato a Stoccolma mercoledì 9 ottobre 2024 dalAccademia reale svedese delle scienzeche il giorno prima aveva assegnato il Premio Nobel per la fisica 2024 a John J. Hopfield e Geoffrey E. Hinton per le loro ricerche sull’apprendimento automatico basato su reti neurali artificiali. I tre premi Nobel per la chimica hanno sviluppato anche sistemi innovativi diintelligenza artificialeun dominio di informatica sia dirompente che rivoluzionario, che è stato al centro dei premi di quest’anno. Per questo Baker, Hassabis e Jumper hanno ricevuto i premi scientifici più prestigiosi nel loro settore.
Cos’è la proteina
Come evidenziato dall’Istituto Humanitas, le proteine sono “macronutrienti essenziali per il funzionamento dell’organismo, dove svolgono sia un ruolo strutturale che funzionale”. Questi sono, fondamentalmente, molecole grandi e complesse coinvolti in una moltitudine di meccanismi e processi biologici, a loro volta basati su una combinazione di catene dei cosiddetti mattoni della vitail 20 amminoacidi. Le proteine rappresentano in pratica l’ossatura degli organismi viventi, senza la quale non avremmo cellule, tessuti e organi. “Controllano e dirigono tutte le reazioni chimiche che cementano le basi della vita. Le proteine fungono anche da ormoni, sostanze di segnalazione, anticorpi e costituenti di vari tessuti», spiega la Fondazione Nobel sul suo portale, a sostegno di questo nuovo premio. Sono coinvolti nel Replicazione del DNAnelle reazioni metaboliche catalizzate da enzimi (che sono le proteine stesse), nel segnalazione tra cellule e in molte altre funzioni.
Le proteine sono “costruite” essenzialmente da ribosomi all’interno delle cellule tramite il sintesi proteicaun processo complesso durante il quale l’informazione genetica delADN vengono copiati nell’RNA messaggero (mRNA) e quest’ultimo viene utilizzato dai ribosomi come una sorta di manuale di istruzioni per assemblare le proteine, collegando gli amminoacidi in catene di diversa lunghezza. IL vaccino anti-Covid L’RNA messaggero funziona esattamente in questo modo; i ribosomi leggono la bozza (in questo caso, il proteina S O Arpione del coronavirus SARS-CoV-2) e producono la proteina che, una volta “presentata” al sistema immunitario, diventa bersaglio per gli anticorpi neutralizzanti. Una caratteristica essenziale del funzionamento delle proteine risiede nella loro struttura 3DIL pieghevole della sequenza aminoacidica, che li distingue gli uni dagli altri. È proprio per le scoperte nel complesso campo della struttura delle proteine che Baker, Hassabis e Jumper hanno vinto il Premio Nobel per la Chimica 2024.
Chi è David Baker e perché ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica
David Baker è un biochimico e biologo computazionale americano nato a Seattle nel 1962. Questo scienziato è membro dell’Accademia nazionale delle scienze degli Stati Uniti e professore all’Università di Washington, dove insegna varie materie, tra cui bioingegneria, ingegneria chimica e informatica scienza. Nel corso della sua lunga carriera accademica, ha fondato una dozzina di aziende biofarmaceutiche e il suo progetto più ambizioso è stato lo sviluppo di un algoritmo intelligenza artificiale chiamata Rosettache rende possibile progettare e prevedere la struttura delle proteine. La sua squadra è stata responsabile della creazione di Superiore7la prima proteina artificiale con una nuova struttura e funzionalità. Da questa svolta, che risale a circa 20 anni fa, lui e i suoi collaboratori hanno creato numerose proteine innovative, molte delle quali sono alla base di nuovi farmacivaccini, sensori, materiali nanotecnologici e molto altro ancora. Non sorprende che il professor Baker sia stato incluso dal Time come una delle 100 persone più influenti nel settore sanitario. È stato insignito del Nobel proprio per i suoi studi sulla progettazione delle proteine.
Chi sono Demis Hassabis e John M. Jumper e perché hanno vinto il Premio Nobel per la Chimica 2024
Il 48enne britannico Sir Demis Hassabis è un informatico, esperto di intelligenza artificiale, maestro di scacchi (a soli 13 anni) ed ex sviluppatore di videogiochi. Ha completato un dottorato in Neuroscienze Cognitive presso l’University College di Londra ed è attualmente Amministratore Delegato (Amministratore delegato) di DeepMind, una società controllata da Google specializzata inIAche ha contribuito a fondare nel 2010. Tra le sue ricerche più significative legate aapprendimento automaticotroviamo quelli dedicati al ripiegamento delle proteine; l’obiettivo era prevedere la struttura di queste molecole grandi e complesse.
Con questo desiderio ha sviluppato il rivoluzionario programma di intelligenza artificiale AlphaFold in collaborazione con il suo collega di DeepMind, John Michael Jumper, fisico e matematico americano specializzato in algoritmi per la previsione della struttura delle proteine. Utilizzando questo software AI, i due scienziati sono riusciti a prevedere la struttura di 18 proteine su 43 nell’esperimento internazionale Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction (CASP). Un’impresa storica. La previsione delle strutture proteiche rappresenta infatti da mezzo secolo una sfida scientifica, di capitale importanza, perché è dalla struttura tridimensionale – e quindi dal ripiegamento – che è possibile comprendere come funzionano queste biomolecole e cosa è la loro attività.
Nel 2020, come indicato dalla Fondazione Nobel, i due ricercatori di DeepMind hanno sviluppato il nuovo modello di AI AlphaFold2grazie al quale “hanno potuto prevedere la struttura praticamente di tutte le 200 milioni di proteine identificate dai ricercatori”. Le scoperte di Hassabis e Jumper hanno anche molte applicazioni pratiche, soprattutto sul campo farmaceutico e nella lotta alla resistenza agli antibiotici, considerata una delle principali minacce alla salute pubblica.
