В этом году Нобелевская премия по химии была присуждена трем исследователям, чья новаторская работа с белками, по словам одного из членов комитета, «применила принципы Дарвина в пробирке».
Связанный контент
- Нобелевцы печально известны женщинам-физикам. Победа Донны Стрикленд ставит это неравенство в центр внимания
- Два ученых получили Нобелевскую премию за открытие нового столпа терапии рака
Фрэнсис Х. Арнольд из Калифорнийского технологического института - только пятая женщина-лауреат Нобелевской премии в истории химии за 117 лет - была признана за проведение первой направленной эволюции ферментов или катализаторов, которые обеспечивают производство химических веществ, таких как экологически чистые. фармацевтические препараты и биотопливо. Джордж П. Смит из Университета Миссури и сэр Грегори П. Винтер из Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже были удостоены совместной награды за вклад в метод фагового дисплея, который можно использовать для разработки новых белков и производства мощных фармацевтических препаратов.
Арнольд заберет домой половину из $ 1, 01 млн. Призовых, а Смит и Винтер разделят оставшиеся средства.
Согласно заявлению, опубликованному Королевской шведской академией наук, которая отвечает за выдвижение и отбор нобелевских лауреатов по физике и химии, три лауреата «были вдохновлены силой эволюции и использовали одни и те же принципы - генетические изменения и отбор». - разработать белки, которые решают химические проблемы человечества ».
Фрэнсис Арнольд, награжденная в 2018 году #NobelPrize, провела первую направленную эволюцию ферментов, которые являются белками, которые катализируют химические реакции. Ферменты, полученные в результате направленной эволюции, используются для производства всего, от биотоплива до pic.twitter.com/TGRxgjEHzv
- Нобелевская премия (@NobelPrize) 3 октября 2018 г.
Никола Дэвис из The Guardian сообщает, что направленная эволюция ферментов Арнольда (белков, которые катализируют или ускоряют химические реакции) по сути сводится к введению генетических мутаций, которые позволяют ферментам функционировать более эффективно или способами, которые они обычно не делают.
Этот процесс вдохновлен эволюцией: как теоретизировал Чарльз Дарвин, организмы с преимущественными чертами имеют тенденцию иметь больше потомков и в конечном итоге инициируют естественный отбор, который благоприятствует тем, кто оснащен для выживания и размножения, по сравнению с теми, кто менее приспособлен к окружающей среде. В экспериментах Арнольда эти выгодные черты приравниваются к мутированным ферментам, которые демонстрируют высокий уровень эффективности и могут заменить сильные растворители, тяжелые металлы и едкие кислоты в производстве фармацевтических препаратов, пластмасс и других химикатов.
Работа Арнольда поставила ее на передний план исследований ферментов. Королевская шведская академия отмечает, что катализаторы, произведенные в ее лаборатории, могут производить материалы, которые еще не существуют в природе, ускорять химические реакции, производить меньше побочных продуктов и, в некоторых случаях, заменять тяжелые металлы, обычно используемые в традиционной химии. В настоящее время ее основным направлением деятельности является производство возобновляемой энергии с долгосрочной целью создания экологически чистого топлива, которое произведет революцию в транспортном секторе.
«Двадцать пять лет назад [эта технология] считалась сумасшедшей границей», - объяснила Арнольд в интервью 2014 года, посвященном ее вступлению в Национальный зал славы изобретателей. «Ученые этого не сделали. Господа не делали этого. Но так как я инженер, а не джентльмен, у меня не было проблем с этим ».
Будучи только пятой женщиной из более чем 178 лауреатов, получившей премию по химии, победа Арнольда значительна. Только 3 процента научных премий были присуждены женщинам в науке, сообщила Эрин Росс для Axios в прошлом году. Женщины-ученые исторически были отвергнуты Нобелевским комитетом. Третья женщина, получившая приз за физику, была награждена вчера.
2018 Лауреат #NobelPrize Джордж Смит разработал метод, известный как фаговый дисплей, при котором бактериофаг - вирус, который заражает бактерии - может использоваться для выработки новых белков. pic.twitter.com/roX8uOFICe
- Нобелевская премия (@NobelPrize) 3 октября 2018 г.
Другие лауреаты этого года - Смит и Винтер - оба внесли значительный вклад в метод фагового дисплея, который обнаруживает заражающий бактерии вирус, известный как бактериофаг, используемый для эволюции новых белков. Смит разработал этот процесс в 1985 году, а Винтер основал свои исследования на проведении направленной эволюции антител и, следовательно, производстве новых фармацевтических препаратов.
Согласно заявлению Королевской шведской академии, Смит знал, что можно манипулировать генетическим материалом фага (вируса, который заражает бактерии) и изменять молекулы, покрывающие его поверхность, поэтому он решил использовать вирус как средство идентификации неизвестного гена для известный белок, и наоборот. Как объясняет Дэвис из The Guardian, после того, как Смит вставил определенный ген в фаг, он смог идентифицировать белок, который появился на его поверхности, и лучше понять взаимосвязь между определенными генами и белками.
Сэр Грегори Винтер, получивший награду #NobelPrize по химии, использовал фаговый дисплей для производства новых фармацевтических препаратов. Сегодня фаговый дисплей вырабатывает антитела, которые могут нейтрализовать токсины, противодействовать аутоиммунным заболеваниям и лечить метастатический рак. pic.twitter.com/p5fOfo0DwJ
- Нобелевская премия (@NobelPrize) 3 октября 2018 г.
Исследования Винтера основаны на фазовом дисплее для направленной эволюции антител или Y-образных белков, которые прикрепляются к инфекционным вирусам и бактериям и позволяют иммунным клеткам знать, что им нужно отразить попытку вторжения. В течение 1990-х годов он и его коллеги начали разрабатывать фармацевтические препараты, которые действовали как антитела, чтобы блокировать определенные заболевания, и к 2002 году они создали лекарственное средство на основе антител, которое было официально одобрено для лечения ревматоидного артрита. Сегодня фаговый дисплей антител можно использовать для лечения таких различных заболеваний, как метастатический рак, воспалительные заболевания кишечника и отравление сибирской язвой.
«Практически каждый нобелевский лауреат понимает, что то, за что он получает приз, основано на многих прецедентах, множестве идей и исследований, которые он использует, потому что он в нужном месте в нужное время», - сказал Смит рано утром. интервью Ассошиэйтед Пресс.
Он заключает: «Очень мало научных открытий являются новыми. Практически все они опираются на то, что происходило раньше. Это случайность. Это было, безусловно, в случае с моей работой. Моя идея была идеей в области исследований, которая очень естественно строилась на направлениях исследований, которые проводились ранее ».
