Тази година Нобеловата награда за химия беше присъдена на трима изследователи, чиято пионерска работа с протеини е, по думите на един член на комисията, "прилага принципите на Дарвин в епруветката."
Свързано съдържание
- Нобелите нотариално пренебрегват жените физици. Победата на Donna Strickland поставя това несъответствие в светлината на прожекторите
- Двама учени печелят Нобел за откриването на нов стълб в раковата терапия
Франсис Х. Арнолд от Калифорнийския технологичен институт - едва петата жена Нобелов лауреат в 117-годишната история на наградата за химия - беше признат за провеждането на първата насочена еволюция на ензими или катализатори, които позволяват производството на химически вещества, като например в околната среда -други фармацевтични продукти и биогорива. Джордж П. Смит от Университета в Мисури и сър Грегъри П. Уинтър от лабораторията по молекулярна биология на МРК в Кеймбридж бяха съвместно отличени за приноса им към метода на дисплея на фагите, който може да се използва за еволюиране на нови протеини и производство на мощни фармацевтични продукти.
Арнолд ще вземе у дома половината от приблизително 1, 01 милиона долара наградни пари, докато Смит и Уинтър ще разделят останалите средства.
Според изявление, издадено от Кралската шведска академия на науките, която е отговорна за номинирането и избора на Нобелови лауреати по физика и химия, тримата наградени „са били вдъхновени от силата на еволюцията и са използвали същите принципи - генетична промяна и селекция —Разработване на протеини, които решават химическите проблеми на човечеството. “
Франсис Арнолд, награден през 2018 г. #NobelPrize, проведе първата насочена еволюция на ензимите, които са протеини, които катализират химичните реакции. Ензимите, произведени чрез насочена еволюция, се използват за производството на всичко - от биогорива до pic.twitter.com/TGRxgjEHzv
- Нобеловата награда (@NobelPrize) 3 октомври 2018 г.
"Николай Дейвис" от " Гардиън " съобщава, че насочената еволюция на ензимите на Арнолд (протеини, които катализират или ускоряват химическите реакции) по същество се свежда до въвеждането на генетични мутации, които позволяват на ензимите да работят по-ефективно или по начин, по който обикновено не биха могли.
Този процес е вдъхновен от еволюцията: Тъй като Чарлз Дарвин теоретизира, организмите с изгодни черти са склонни да имат повече потомство и в крайна сметка да предизвикат естествен подбор, което благоприятства онези, които са оборудвани за оцеляване и възпроизводство пред онези, които не са подходящи за тяхната среда. В експериментите на Арнолд, тези изгодни черти се равняват на мутирали ензими, които проявяват високи нива на ефективност и могат да заменят силни разтворители, тежки метали и корозивни киселини при производството на фармацевтични продукти, пластмаси и други химикали.
Работата на Арнолд я постави в челните редици на ензимните изследвания. Кралската шведска академия отбелязва, че катализаторите, произведени в нейната лаборатория, могат да произвеждат материали, които все още не съществуват в природата, да ускорят химическите реакции, да произвеждат по-малко странични продукти и в определени случаи да заменят тежките метали, които обикновено се използват в традиционната химия. Понастоящем основната й област на фокус е производството на възобновяема енергия с дългосрочна цел да създаде екологично чисто гориво, което ще направи революция в транспортния сектор.
„Преди двадесет и пет години [тази технология] беше смятана за лунната ресничка“, обясни Арнолд в интервю за 2014 г., с което отбеляза въвеждането си в Националната зала на славата на изобретателите. „Учените не го направиха. Господа не го направиха. Но тъй като съм инженер, а не джентълмен, нямах проблем с това. "
Тъй като само петата жена от повече от 178 почести да получи наградата за химия, победата на Арнолд е значителна. Само 3 процента от научните награди са присъдени на жените в науката, съобщи Ерин Рос за Axios миналата година. Жените учени исторически са били похитени от Нобеловия комитет. Третата жена, която някога е получила наградата по физика, бе връчена вчера.
2018 г. Лауреатът #NobelPrize Джордж Смит разработи метод, известен като фагов дисплей, при който бактериофагът - вирус, който заразява бактериите, може да се използва за еволюиране на нови протеини. pic.twitter.com/roX8uOFICe
- Нобеловата награда (@NobelPrize) 3 октомври 2018 г.
Другите тазгодишни награди - Смит и Уинтър, са допринесли съществено за метода на дисплея на фагите, който открива бактериологичен вирус, известен като бактериофаг, използван при еволюцията на нови протеини. Смит разработва процеса през 1985 г., а Уинтър се основава на своите изследвания, за да проведе насочената еволюция на антитела и впоследствие производство на нови фармацевтични продукти.
Според изявление на Кралската шведска академия, Смит знаеше, че е възможно да се манипулира генетичен материал на фага (вирус, който заразява бактерии) и да се променят молекулите, покриващи повърхността му, затова реши да използва вируса като средство за идентифициране на неизвестен ген за известен протеин и обратно. Както обяснява Дейвис от " Гардиън ", след като Смит постави конкретен ген във фаг, той може да идентифицира протеина, който се появи на повърхността му, и да получи по-добро разбиране на връзката между определени гени и протеини.
Сър Грегъри Уинтър, награден с #NobelPrize в областта на химията, е използвал фагов дисплей за производството на нови фармацевтични продукти. Днес фаговият дисплей произвежда антитела, които могат да неутрализират токсините, да противодействат на автоимунните заболявания и да излекуват метастатичния рак. pic.twitter.com/p5fOfo0DwJ
- Нобеловата награда (@NobelPrize) 3 октомври 2018 г.
Изследванията на Winter разчитат на фазовия дисплей за насочената еволюция на антитела или Y-образни протеини, които се прикрепят към инфекциозни вируси и бактерии и уведомяват имунните клетки, че трябва да предпазят от опит за инвазия. През 90-те години той и неговите колеги се заемат да проектират лекарства, които действат като антитела, за да блокират специфични заболявания и до 2002 г. създават лекарство, вдъхновено от антитела, което официално е одобрено за лечение на ревматоиден артрит. Днес фаговото показване на антитела може да се използва за лечение на различни заболявания като метастатичен рак, възпалителни заболявания на червата и отравяне с антракс.
"Почти всеки Нобелов лауреат разбира, че това, за което получава наградата, е изградено върху много прецеденти, голям брой идеи и изследвания, които той използва, защото е на точното място в точното време", каза Смит рано сутринта интервю с Асошиейтед прес.
Той заключава: „Много малко научни пробиви са нови. На практика всички те надграждат това, което се случваше преди. Това е случайност. Това със сигурност беше случаят с моята работа. Моята беше идея в редица изследвания, които се изграждаха съвсем естествено по направленията на изследванията, които минаха преди. “
