今年的諾貝爾化學獎,，意味著我們從此不需要科學家了？ 復雜系統(tǒng)研究的勝利
2024年諾貝爾化學獎的揭曉為科學界帶來了新的亮點,。美國科學家大衛(wèi)·貝克因在蛋白質結構設計領域的開創(chuàng)性工作榮獲一半獎金,，而另一半獎金則授予了英國科學家德米斯·哈薩比斯與美國科學家約翰·江珀，表彰他們在蛋白質結構預測方面的杰出貢獻,。這兩大成就雖新,，卻共同指向一個歷史悠久的挑戰(zhàn)：如何僅憑蛋白質的一維氨基酸序列預測其復雜的三維結構。
蛋白質作為生命體內的核心化學成分，負責從構造到生化功能的眾多任務,。盡管科學家早已能測定氨基酸序列,，但蛋白質需從線性鏈轉變?yōu)樘囟ǖ娜S形態(tài)才能發(fā)揮功能，其功能差異主要源自結構的不同,。這一過程類似樂高積木,，相同的組件能搭建出多樣作品，價值取決于最終結構,。
蛋白質的三維結構形成看似神奇,，實則基于氨基酸的物理化學屬性，如親水性,、疏水性及電荷間的相互作用,，促使蛋白質自發(fā)折疊成能量最低狀態(tài)，如同樂高模型能快速自我重組,。然而,，盡管原理直觀，基于氨基酸序列準確預測蛋白質復雜三維結構仍極具挑戰(zhàn),，特別是考慮到蛋白質由成千上萬氨基酸組成，包含多層次的結構,。
X射線晶體衍射技術的運用,，如在揭示DNA雙螺旋結構時那樣，為結構解析提供了途徑,，但仍受限于蛋白質結晶的難度和成本,。中國科學家顏寧在此領域成績斐然，但該方法無法解決所有問題,。
大衛(wèi)·貝克自1993年起,，在蛋白質結構預測軟件羅塞塔（Rosetta）的開發(fā)上取得突破，不僅在國際競賽中持續(xù)領先,，還開放了軟件供公眾使用,，展現(xiàn)出難得的開源精神。隨后,，DeepMind團隊憑借AlphaFold系列軟件,，特別是在AlphaFold2上的顯著成就，大幅推進了預測精度,，幾乎達到實驗級準確度,，極大促進了新藥研發(fā)等領域的發(fā)展。
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