诺贝尔化学奖聚焦：AlphaFold如何重塑生命科学

一水 2024-10-23 16:56:29 来源：量子位

北京时间 2024 年10 月 9 日下午，DeepMind 的两位科学家德米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·江珀（John M. Jumper）荣获2024年诺贝尔化学奖的一半，以表彰其“对蛋白质结构预测的贡献”，他们开发了能够准确预测蛋白质结构的人工智能工具 AlphaFold。

随着科技的不断进步，科学家们对生命科学的理解也在不断深化。蛋白质是每个生物体内每个生物过程的基础。到目前为止，AlphaFold 已经预测了超过 2 亿种蛋白质结构——即几乎所有科学界已知的已编目蛋白质。如同麦吉汉博士所言：”我们花费数月和数年时间完成的工作，AlphaFold 只用了一个周末就完成了。”

在此背景下，AlphaFold 在核孔复合物（NPCs）的研究中发挥了重要作用，帮助构建了其近完整结构。核孔复合物是人类细胞中最大的复合物之一，对细胞核和细胞质之间的运输至关重要。由于其庞大尺寸和复杂性，之前的研究面临诸多挑战。为了解决这个难题，来自多国研究机构的科学家们结合 AlphaFold 和冷冻电镜技术，取得了显著进展，对理解核孔复合物的功能、生物合成和调控具有重要意义。

人类核孔复合体模型

在应对全球面临的重大挑战方面，AlphaFold 同样具有潜力。在解决塑料污染问题和保证全球粮食供应方面的研究中， AlphaFold 都有所应用。

据统计，大约91% 的塑料从来没有被回收过，其中大部分最终进入垃圾填埋场，而相当一部分污染了我们的海洋。研究人员正在应用 AlphaFold 加速构建和辨识吃塑料的酶（plastic-eating enzymes），AlphaFold 使他们能够花更少的时间来预测酶的结构，花更多的时间来解决塑料污染危机。

目前，每年全球高达 40% 的农作物产量因病虫害而流失。这意味着每年损失数十亿吨粮食，对全球粮食安全构成严重威胁。世界各地的研究人员使用AlphaFold，加速科学研究，使植物更能抵抗疾病。在未来，这项工作会有助于保护世界粮食供应。

AlphaFold 几乎在生物学的每个领域都有所应用，从加速对抗疟疾、帕金森病的治疗、应对耐药细菌，再到设计药物，甚至保护脆弱物种。AlphaFold 已经产生了重大影响。DeepMind 的最终希望 AlphaFold 能够帮助改变人类对生物世界的理解。