Artykuły - Przemysł chemiczny

Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 2018

28.02.2019
Autor: Anna Jarosik
Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 2018

Nagroda Nobla w dziedzinie chemii za 2018 r. została podzielona pomiędzy trzech naukowców. Tematyka ich prac odnosiła się do enzymów oraz osiągnięć związanych z farmacją.

Pierwszą nagrodzoną jest Frances H. Arnold z California Institute of Technology, tj. Kalifornijskiego Instytutu Technicznego, czyli jednej z najlepszych prywatnych uczelni w Stanach Zjednoczonych. Otrzymała ona połowę nagrody za ukierunkowaną ewolucję enzymów. Druga połowa Nagrody Nobla została podzielona pomiędzy Georga Smitha z University of Missouri z siedzibą w Columbii w stanie Missouri w Stanach Zjednoczonych oraz Sir Gregory’ego Wintera z MRC Laboratory of Molecular Biology z siedzibą w Cambridge, w Wielkiej Brytanii. Ta dwójka nagrodę uzyskała za prezentację fagową peptydów i przeciwciał. Okazuje się, że wspólnymi siłami dokonali oni rewolucji zarówno w chemii, jak i w opracowaniu nowych farmaceutyków, wykorzystując w tym celu ukierunkowaną ewolucję.

Laureaci ostatniej edycji Nagrody Nobla w dziedzinie chemii wykorzystali w swoich badaniach specyfikę i siłę ewolucji. Zainspirowani nią, zaproponowali metody bazujące na podobnej, aczkolwiek udoskonalonej zasadzie, a dokładniej, wykorzystali sterowane przez człowieka mechanizmy ewolucji, tj. zmianę genetyczną i selekcję. W ten sposób metody sprawdzają się przy opracowywaniu białek, które są odpowiednie w zastosowaniach laboratoryjnych i przemysłowych, a także służą ochronie środowiska.

Okazuje się bowiem, że enzymy produkowane poprzez ukierunkowaną ewolucję są wykorzystywane do produkcji bardzo szerokiego asortymentu: od biopaliw po farmaceutyki. Natomiast przeciwciała wyewoluowane za pomocą metody zwanej prezentacją fagową mogą zwalczać choroby autoimmunologiczne, a w niektórych przypadkach nawet leczyć raka przerzutowego.

Enzymy – najostrzejsze chemiczne narzędzia życia

Frances Arnold od początku swojej drogi naukowej miała jasną wizję tego, co chce osiągnąć. Początkowo w swojej pracy skupiła się na źródłach odnawialnych pochodzących z energii słonecznej, aby następnie skierować uwagę na nową technologię DNA. Była świadoma, że zupełnie nowy sposób wytwarzania materiałów i substancji chemicznych potrzebnych w codziennym życiu, będzie możliwy do uzyskania dzięki nowym perspektywom, które dawała ta technologia. Z tego względu zamiast produkować farmaceutyki, tworzywa sztuczne i inne chemikalia, stosując w tym celu tradycyjne metody chemiczne, często wymagające silnych rozpuszczalników, metali ciężkich i żrących kwasów, zaczęła wykorzystywać enzymy, tj. złożone białka.

Enzymy katalizują reakcje chemiczne zachodzące w organizmach żywych. Ucząc się projektować nowe enzymy, nadając im nowe właściwości, można zasadniczo zmienić chemię. Wcześniej jednak okazało się, że enzymy są niezwykle złożonymi cząsteczkami. Są zbudowane z 20 różnych rodzajów aminokwasów, które mogą być łączone praktycznie w nieskończoność. Pojedynczy enzym może składać się z kilku tysięcy aminokwasów, które są połączone razem w długie łańcuchy, składające się w specjalne, trójwymiarowe struktury. Natomiast środowisko niezbędne do katalizowania konkretnej reakcji chemicznej powstaje wewnątrz tych struktur. Z tego względu Arnold zaczęła poszukiwać inspiracji w naturalnych procesach i w ewolucji. Przez kilka lat próbowała zmienić enzym zwany subtylizyną (bioaktywny enzym typu proteazy). Wprowadzała losowe zmiany – mutacje – w kodzie genetycznym enzymu, a następnie wprowadzała te zmutowane geny do bakterii. Później sprawdzała, jak działają różne warianty enzymu. Wytworzonych zostało tysiące różnych wariantów subtylizyny. Kolejno weryfikowała, który najlepiej sprawdza się w rozpuszczalniku organicznym.

Wyświetlono: 603

Przeczytaj również

Skomentuj

Kalendarium

więcej