Die Vielfalt des Lebens ist auf die erstaunlichen Fähigkeiten der Proteine als chemische Werkzeuge zurückzuführen. Proteine kontrollieren und steuern die chemischen Reaktionen, die zusammen die Grundlage des Lebens bilden. Proteine fungieren auch als Hormone, Signalstoffe, Antikörper und Bausteine für verschiedene Gewebe.
"Eine der in diesem Jahr ausgezeichneten Entdeckungen bezieht sich auf die spektakuläre Struktur von Proteinen. Bei der anderen geht es um die Erfüllung eines 50 Jahre alten Traums: die Vorhersage der Struktur von Proteinen auf der Grundlage ihrer Aminosäuresequenzen. Beide Entdeckungen haben enorme Möglichkeiten eröffnet", sagte Heiner Linke, Vorsitzender des Nobelkomitees für Chemie.
Proteine bestehen im Wesentlichen aus 20 verschiedenen Aminosäuren, die die Bausteine des Lebens sind. Im Jahr 2003 gelang es David Baker, diese Bausteine zu nutzen, um ein neues Protein zu entwerfen, das sich von allen bisher bekannten Proteinen unterscheidet. Seitdem hat sein Forschungsteam eine Reihe von künstlichen Proteinen entwickelt, darunter einige, die als Arzneimittel, Impfstoffe, Nanomaterialien oder sogar winzige Sensoren verwendet werden könnten.
Die zweite lohnende Entdeckung bezieht sich auf die Vorhersage von Proteinstrukturen. In Proteinen sind Aminosäuren in langen Strängen miteinander verbunden, die, wenn sie zusammengefügt werden, eine dreidimensionale Struktur bilden, die für die Funktion der Proteine entscheidend ist. Seit den 1970er Jahren haben Forscher versucht, die Struktur von Proteinen anhand ihrer Aminosäuresequenzen vorherzusagen, was sich jedoch als sehr schwierig erwies. Vor vier Jahren wurde jedoch ein verblüffender Durchbruch erzielt.
Im Jahr 2020 stellten Demis Hassabis und John Jumper ein Modell der künstlichen Intelligenz, AlphaFold2, vor. Es wurde verwendet, um die Struktur von praktisch allen 200 Millionen Proteinen vorherzusagen, die den Forschern bekannt sind. Seit seinem Debüt wurde AlphaFold2 von mehr als zwei Millionen Menschen in 190 Ländern genutzt. Zusätzlich zu den unzähligen wissenschaftlichen Anwendungen hat die Entwicklung den Forschern ein besseres Verständnis der Antibiotikaresistenz und der Art und Weise, wie Enzyme Kunststoffe abbauen können, ermöglicht.
Das Leben, wie wir es kennen, kann ohne Proteine nicht existieren. Und es ist ein großer Vorteil für die Menschheit, dass wir jetzt die Struktur von Proteinen vorhersagen und unsere eigenen Proteine entwerfen können.
