2024 Nobel Kimya Ödülü: Protein Biliminde Yapay Zeka Devrimi

 

2024 Nobel Kimya Ödülü, biyolojinin temel yapı taşlarından biri olan proteinlerin anlaşılması ve yeni proteinler tasarlanması üzerine yapılan öncü çalışmalarla David Baker, Demis Hassabis ve John Jumper’a verildi. Bu üç bilim insanı, protein biliminin hem teori hem de uygulama alanlarında devrim yaratan çalışmalar yaparak, kimya, biyoloji ve yapay zeka arasındaki sınırları bulanıklaştırarak bilim dünyasında yeni bir çağ başlattılar.

Protein Bilimi Neden Önemli?

Proteinler, hücresel süreçlerin işleyişinde merkezi bir rol oynayan ve yaşamın devamlılığını sağlayan biyolojik moleküllerdir. Hormonal işaretlerden metabolik reaksiyonlara, bağışıklık yanıtlarından hücre yapısının korunmasına kadar pek çok işlev proteinler tarafından yürütülür. Ancak proteinlerin işlevlerini doğru bir şekilde yerine getirebilmeleri, üç boyutlu yapılarının doğru şekilde katlanmasına bağlıdır. Bu katlanma süreci, amino asit dizilimi ile belirlenir. Ancak bu dizilimden yola çıkarak proteinlerin nihai üç boyutlu yapılarını tahmin etmek, biyoloji ve kimyanın en zor problemlerinden biri olmuştur. 50 yılı aşkın süredir, araştırmacılar bu sorunu çözmek için çeşitli yöntemler geliştirmiş olsalar da, tam anlamıyla başarılı olamamışlardı

​

AlphaFold2 ve Yapay Zeka Çözümü

2024 Nobel Ödülü’nün bir yarısı, bu zorlu problemi çözmek için geliştirilmiş olan AlphaFold2 yapay zeka modelini yaratan Demis Hassabis ve John Jumper’a verildi. Google DeepMind bünyesinde geliştirilen AlphaFold2, proteinlerin amino asit dizilimlerinden yola çıkarak proteinlerin üç boyutlu yapılarını büyük bir doğrulukla tahmin edebiliyor. 2020 yılında duyurulan bu model, bilim dünyasında çığır açtı. Daha önce protein yapılarını belirlemek yıllar süren laboratuvar çalışmaları gerektirirken, AlphaFold2 bu süreci günler içinde tamamlayabiliyor

​

AlphaFold ile STAT5 protein yapısı

AlphaFold2, protein katlanması ile ilgili çalışmaları kökten değiştirdi ve bilim insanlarının daha önce hayal bile edemediği moleküler süreçleri anlamalarını sağladı. Örneğin, bu model sayesinde antibiyotik direncini inceleyen araştırmalar hızlandı ve plastikleri parçalayabilen enzimlerin keşfi gibi yenilikçi biyoteknolojik çözümler geliştirildi. AlphaFold2, protein yapılarının %90’a varan bir doğrulukla tahmin edilmesini sağlayarak,bilimsel çalışmaların yönünü değiştirdi. Bu teknoloji, kanser, Alzheimer gibi hastalıkların tedavisi için yeni protein terapilerinin geliştirilmesine de olanak tanıyor

​

 David Baker ve Protein Tasarımı

Nobel Kimya Ödülü’nün diğer yarısı, proteinlerin yapısal olarak tasarlanmasında devrim yaratan çalışmalarıyla David Baker’a verildi. Baker, doğal olarak var olmayan ve tamamen insan tarafından tasarlanmış yeni proteinler yaratma konusunda öncü oldu. 2003 yılında geliştirdiği Rosetta yazılımı, bilim insanlarına proteinlerin üç boyutlu yapılarını hesaplama ve optimize etme imkanı verdi. Bu yazılım, protein tasarımında çığır açtı ve bugün yüzlerce yeni proteinin tasarımında kullanılıyor

​

Baker’ın çalışmaları, tamamen işlevsel yeni proteinlerin tasarımına olanak tanıdı. Bu proteinler, ilaç geliştirme, aşı üretimi, nanoteknoloji ve çevresel sensörler gibi geniş bir uygulama alanında kullanılabiliyor. Özellikle COVID-19 pandemisi sırasında, Baker’ın laboratuvarında tasarlanan proteinler, virüsün spike proteinine karşı etkili inhibitörler olarak kullanıldı. Ayrıca çevredeki opioidlerin tespiti gibi kritik işlevleri yerine getiren biyosensörlerin tasarımı da mümkün oldu​

Bilim ve Toplum İçin Önemi

2024 Nobel Kimya Ödülü, bilim ve teknoloji arasındaki etkileşimi gözler önüne seriyor. Protein yapılarının anlaşılması ve tasarımı, biyolojiden tıbba, çevre bilimlerinden nanoteknolojiye kadar pek çok alanda devrim niteliğinde yeniliklere kapı aralıyor. David Baker’ın tasarladığı proteinler, doğada var olmayan işlevlere sahip yeni proteinler yaratma potansiyeli sunarken, AlphaFold2’nin sağladığı yapısal bilgiler, mevcut biyolojik süreçlerin daha derinlemesine anlaşılmasını ve yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesini sağlıyor.

Bu ödül, yapay zekanın bilimde ne kadar dönüştürücü bir güç olduğunu bir kez daha kanıtladı. AlphaFold2 ve Baker’ın protein tasarımındaki başarıları, biyolojinin en karmaşık sorularını çözmede yapay zekanın ve bilgisayar modellemelerinin ne kadar kritik olabileceğini gösteriyor. Bilim dünyası, bu devrim niteliğindeki keşiflerle, gelecekte insan sağlığı, çevresel sürdürülebilirlik ve biyoteknoloji alanlarında çok daha büyük adımlar atmayı hedeflemektedir.

Kaynak: https://alphafold.ebi.ac.uk/

​