Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii została przyznana trzem badaczom, których pionierska praca z białkami, słowami jednego członka komitetu, „zastosowała zasady Darwina w probówce”.
powiązana zawartość
- Noble notorycznie przeoczają kobiety-fizyków. Zwycięstwo Donny Strickland stawia tę różnicę w centrum uwagi
- Dwóch naukowców zarabia Nobla za odkrycie nowego filaru w terapii raka
Frances H. Arnold z California Institute of Technology - tylko piąta laureatka Nagrody Nobla w 117-letniej historii nagrody chemicznej - została doceniona za przeprowadzenie pierwszej ukierunkowanej ewolucji enzymów lub katalizatorów, które umożliwiają produkcję substancji chemicznych, takich jak środowisko przyjazne dla farmaceutyków i biopaliw. George P. Smith z University of Missouri i Sir Gregory P. Winter z MRC Laboratory of Molecular Biology w Cambridge zostali wspólnie uhonorowani za ich wkład w metodę prezentacji na fagach, która może być wykorzystana do ewolucji nowych białek i wytwarzania silnych farmaceutyków.
Arnold zabierze do domu połowę z około 1, 01 miliona dolarów nagrody pieniężnej, a Smith i Winter podzielą pozostałe fundusze.
Według oświadczenia wydanego przez Królewską Szwedzką Akademię Nauk, która jest odpowiedzialna za nominację i wybór laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki i chemii, trzech wyróżnionych „zostało zainspirowanych siłą ewolucji i zastosowało te same zasady - zmianę genetyczną i selekcję —W celu opracowania białek, które rozwiązują problemy chemiczne ludzkości ”.
Frances Arnold, nagrodzona #NobelPrize 2018, przeprowadziła pierwszą ukierunkowaną ewolucję enzymów, które są białkami katalizującymi reakcje chemiczne. Enzymy wytwarzane w drodze ukierunkowanej ewolucji są wykorzystywane do produkcji wszystkiego, od biopaliw po pic.twitter.com/TGRxgjEHzv
- Nagroda Nobla (@NobelPrize) 3 października 2018 r
Nicola Davis z Guardian donosi, że ukierunkowana ewolucja enzymów (białka, które katalizują lub przyspieszają reakcje chemiczne) Arnolda sprowadza się zasadniczo do wprowadzenia mutacji genetycznych, które pozwalają enzymom działać wydajniej lub w sposób, w jaki normalnie by tego nie robili.
Proces ten jest inspirowany ewolucją: zgodnie z teorią Charlesa Darwina organizmy o korzystnych cechach mają tendencję do posiadania większej liczby potomstwa i ostatecznie wyzwalają selekcję naturalną, co faworyzuje osoby wyposażone w urządzenia do przetrwania i rozmnażania się w porównaniu z tymi mniej przystosowanymi do ich środowiska. W eksperymentach Arnolda te korzystne cechy odpowiadają zmutowanym enzymom, które wykazują wysoki poziom wydajności i mogą zastąpić silne rozpuszczalniki, metale ciężkie i żrące kwasy w produkcji farmaceutyków, tworzyw sztucznych i innych chemikaliów.
Praca Arnolda umieściła ją w czołówce badań nad enzymami. Royal Swedish Academy zauważa, że katalizatory wytwarzane w jej laboratorium mogą wytwarzać materiały, które jeszcze nie istnieją w przyrodzie, przyspieszać reakcje chemiczne, wytwarzać mniej produktów ubocznych, aw niektórych przypadkach zastępować metale ciężkie zwykle stosowane w tradycyjnej chemii. Obecnie jej głównym obszarem zainteresowania jest produkcja energii odnawialnej, a jej długoterminowym celem jest tworzenie przyjaznego dla środowiska paliwa, które zrewolucjonizuje sektor transportu.
„Dwadzieścia pięć lat temu [tę technologię] uważano za wariata szalonego” - wyjaśniła Arnold w wywiadzie z 2014 roku, w którym zaprowadziła ją do National Inventors Hall of Fame. „Naukowcy tego nie zrobili. Panowie tego nie zrobili. Ale ponieważ jestem inżynierem, a nie dżentelmenem, nie miałem z tym problemu. ”
Jako że tylko piąta kobieta spośród ponad 178 uhonorowanych nagrodą chemiczną, wygrana Arnolda jest znacząca. Erin Ross poinformowała w zeszłym roku, że tylko 3 procent nagród naukowych przyznano kobietom w nauce. Kobiety-naukowcy w przeszłości były lekceważone przez komitet Nobla. Trzecia kobieta, która otrzymała nagrodę fizyki, została nagrodzona wczoraj.
Laureat #NobelPrize 2018 roku George Smith opracował metodę znaną jako prezentacja fagowa, w której bakteriofag - wirus infekujący bakterie - może być wykorzystywany do ewolucji nowych białek. pic.twitter.com/roX8uOFICe
- Nagroda Nobla (@NobelPrize) 3 października 2018 r
Tegoroczni inni laureaci - Smith i Winter - wnieśli znaczący wkład w metodę prezentacji na fagach, w której znajduje się wirus infekujący bakterie znany jako bakteriofag wykorzystywany w ewolucji nowych białek. Smith opracował ten proces w 1985 roku, a Winter oparł się na swoich badaniach, aby przeprowadzić ukierunkowaną ewolucję przeciwciał, a następnie produkcję nowych farmaceutyków.
Według oświadczenia Royal Swedish Academy Smith wiedział, że można manipulować materiałem genetycznym faga (wirusa, który infekuje bakterie) i zmieniać cząsteczki pokrywające jego powierzchnię, dlatego postanowił wykorzystać wirusa jako metodę identyfikacji nieznanego genu dla znane białko i odwrotnie. Jak wyjaśnia Davis The Guardian, kiedy Smith wstawi określony gen do faga, może zidentyfikować białko, które pojawiło się na jego powierzchni i lepiej zrozumieć związek między niektórymi genami i białkami.
Sir Gregory Winter, nagrodzony nagrodą #NobelPrize w dziedzinie chemii, wykorzystał ekspozycję fagową do produkcji nowych farmaceutyków. Dzisiaj ekspozycja fagów wytworzyła przeciwciała, które mogą neutralizować toksyny, przeciwdziałać chorobom autoimmunologicznym i leczyć raka z przerzutami. pic.twitter.com/p5fOfo0DwJ
- Nagroda Nobla (@NobelPrize) 3 października 2018 r
Zimowe badania opierają się na prezentacji fazowej ukierunkowanej ewolucji przeciwciał lub białek w kształcie litery Y, które przyczepiają się do zakaźnych wirusów i bakterii i informują komórki odpornościowe, że muszą odeprzeć próbę inwazji. W latach 90. wraz z kolegami postanowił zaprojektować farmaceutyki, które działałyby jak przeciwciała blokujące określone dolegliwości, a do 2002 r. Stworzyli inspirowane przeciwciałami farmaceutyki, które zostały oficjalnie zatwierdzone do leczenia reumatoidalnego zapalenia stawów. Obecnie prezentację przeciwciał na fagach można stosować do leczenia tak różnych chorób, jak rak z przerzutami, choroby zapalne jelit i zatrucie wąglikiem.
„Prawie każdy laureat Nagrody Nobla rozumie, że to, za co dostaje nagrodę, opiera się na wielu precedensach, dużej liczbie pomysłów i badań, które wykorzystuje, ponieważ jest we właściwym miejscu we właściwym czasie” - powiedział Smith wczesnym rankiem wywiad z Associated Press.
Podsumowuje: „Niewiele przełomowych odkryć badawczych jest nowością. Praktycznie wszyscy opierają się na tym, co działo się wcześniej. To się zdarza. Z pewnością tak było w przypadku mojej pracy. Mój był pomysłem w szeregu badań, które bardzo naturalnie opierały się na wcześniejszych kierunkach badań. ”
