Открытия Фрэнсис Арнольд, Джордж Смит и Грегори Винтер применяются для создания новых материалов, борьбы с болезнями и спасения жизней.

Нобелевскую премию по химии в 208 году дали Фрэнсис Арнольд — за работы по эволюции ферментов, а также Джорджу Смиту и Грегори Винтеру за создание так называемого фагового дисплея пептидов и антител.

В сообщении Нобелевского комитета говорится, что нынешние лауреаты премии по химии смогли «взять под контроль эволюцию и использовать ее на благо человечества», а их открытия применяются для «создания новых материалов, производства устойчивого биотоплива, борьбы с болезнями и спасения жизней».

Их труды широко применяются в медицине, позволяя получать новые химические вещества — в частности, новые лекарства и, в том числе против рака, прдлевающие жизнь человека препараты, экологическое топливо. Корреспондент.net рассказывает подробности.

 

Эволюция ферментов

Метод, разработанный Арнольд в 1993 году, называется направленная эволюция ферментов. Он заключается в том, что в последовательность гена, кодирующего синтез этого белка, случайным образом вносят мутации, после чего выбирают белок с нужными свойствами, например с увеличенной активностью.

Сейчас с помощью него можно получать большое количество различных ферментов, которые используются как в биотопливе, так и при производстве лекарственных препаратов.

Ген можно закодировать так, чтобы ферментировал не глюкозу, как обычно, а близкородственную молекулу — галактозу. Неизвестно, что именно нужно для этого изменить, однако известно, в какой части фермента должны произойти эти изменения.

Поэтому ученые действуют методом подбора: создаются библиотеки, в которых собраны разные варианты этого гена с различными мутациями.

Этот ген подсаживается в бактерию, которая должна произвести нужный фермент. В живых остаются только те бактерии, которые производят самые эффективные ферменты. Это и есть эволюционный процесс, только систему отбора и условия создаются учеными.

Как известно, ферменты могут регулировать любые химические процессы в оганизме — от роста клеток до формирования органов. Метод Арнольд может привести к появлению новых свойств организма: увеличению продолжительности жизни, устойчивости к болезням, эволюционным изменениям.

 

Эволюция антител

Метод, разработанный Смитов и Винтером в 1980-х годах, получил название фаговый дисплей.  Он используется для направленной эволюции в отношении антител.

Речь идет о бактериофагах — вирусах, которые могут заражать бактерии. У них на поверхности есть белки, куда можно встроить код другого белка. Например, функциональную часть антител.

В итоге ученым удалось встраивать не один, а целую популяцию очень похожих генов, например кодирующих все антитела человека. 

Таким образом можно получить целую библиотеку антител, из которой можно отобрать самое нужное и активное антитело, а из него сделать медицинский препарат.

Такие лекарства уже несколько лет есть на рынке: терапевтические антитела против рака, для лечения ревматоидного артрита, псориаза и других аутоиммунных заболеваний.

В 2017 году лауреатами Нобелевской премии по химии стали швейцарец Жак Дюбоше, американец Йоахим Франк и британец Ричард Хендерсон. Они получили премию за разработку криоэлектронной микроскопии — метода изучения материи с помощью сверхбыстрого замораживания. 

 

Новости от Корреспондент.net в Telegram. Подписывайтесь на наш канал https://t.me/korrespondentnet