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• De Novo Protein Design

De Novo Protein Design

Abstract

Nobel lecture with the Nobel Laureate in Chemistry 2024 David Baker, University of Washington, Seattle, WA, USA and Howard Hughes Medical Institute, USA. Introduction by Johan Åqvist, member of the Nobel Committe for Chemistry, the Royal Swedish Academy of Sciences. From: The Nobel Lectures 2024, 2024-12-08.

• Read more about the Nobel Prize in Chemistry 2024: https://www.kva.se/en/news/the-nobel-prize-in-chemistry-2024/

2024년 노벨 화학상은 생명의 기발한 화학 도구인 단백질에 관한 것이다. 데이비드 베이커는 완전히 새로운 종류의 단백질을 만드는 거의 불가능한 업적을 달성했다. 데미스 하사비스와 존 점퍼는 50년 된 문제인 단백질의 복잡한 구조를 예측하는 AI 모델을 개발했다. 이 발견들은 엄청난 잠재력을 지닌다.

생명의 다양성은 화학 도구로서 단백질의 놀라운 능력을 입증한다. 단백질은 생명의 기본이 되는 모든 화학 반응을 조절하고 주도한다. 단백질은 또한 호르몬, 신호 물질, 항체 및 다양한 조직의 구성 요소로 기능한다.

올해 인정받는 발견 중 하나는 놀라운 단백질 구조에 관한 것이다. 다른 하나는 50년 된 꿈, 즉 아미노산 서열로부터 단백질 구조를 예측하는 것을 실현하는 것이다. 이 두 발견 모두 광범위한 가능성을 열어준다. 노벨 화학위원회 위원장인 하이너 링케가 말했다.

단백질은 일반적으로 생명의 구성 요소라고 할 수 있는 20가지 다른 아미노산으로 구성된다. 2003년에 데이비드 베이커는 이 블록들을 사용하여 다른 어떤 단백질과도 다른 새로운 단백질을 설계하는 데 성공했다. 그 이후로 그의 연구 그룹은 의약품, 백신, 나노 물질 및 미세 센서로 사용될 수 있는 단백질을 포함하여 상상력이 풍부한 단백질을 계속해서 만들어내고 있다.

두 번째 발견은 단백질 구조 예측에 관한 것이다. 단백질에서 아미노산은 긴 사슬로 연결되어 접혀 3차원 구조를 형성하며, 이는 단백질의 기능에 결정적이다. 1970년대부터 연구자들은 아미노산 서열로부터 단백질 구조를 예측하려고 시도했지만, 이는 매우 어려운 일이었다. 그러나 4년 전 놀라운 돌파구가 있었다.

2020년에 데미스 하사비스와 존 점퍼는 알파폴드2라는 AI 모델을 발표했다. 이를 통해 연구자들이 확인한 거의 모든 2억 개의 단백질 구조를 예측할 수 있었다. 그들의 획기적인 발견 이후 알파폴드2는 190개국에서 2백만 명 이상의 사람들이 사용해 왔다. 수많은 과학적 응용 분야 중에서 연구자들은 이제 항생제 내성을 더 잘 이해하고 플라스틱을 분해할 수 있는 효소의 이미지를 만들 수 있다.

단백질 없이는 생명이 존재할 수 없다. 우리가 이제 단백질 구조를 예측하고 우리 자신의 단백질을 설계할 수 있다는 것은 인류에게 가장 큰 혜택을 준다.