Nobel per la Chimica 2024 – Premiati David Baker, Demis Hassabis, John M. Jumper per gli studi sulle proteine

 

Sono scienziati impegnati nello studio delle proteine “gli ingegnosi strumenti chimici della vita” i vincitori del Nobel per la Chimica 2024. Si tratta di David Baker, Demis Hassabis, John M. Jumper e l’Accademia di Svezia ha deciso di assegnare il premio con una metà a Baker “per la progettazione delle proteine computazionali” e l’altra metà congiuntamente a Hassabis e Jumper “per la previsione della struttura proteica”.

“David Baker è riuscito con l’impresa quasi impossibile di costruire proteine completamente nuove. Demis Hassabis e John Jumper hanno sviluppato un modello di AI per risolvere un problema vecchio di 50 anni: prevedere le strutture complesse delle proteine. Queste scoperte hanno un enorme potenziale. La diversità della vita testimonia la sorprendente capacità delle proteine come strumenti chimici. Controllano e guidano tutte le reazioni chimiche che insieme sono la base della vita. Le proteine funzionano anche come ormoni, sostanze segnali, anticorpi e mattoni di diversi tessuti – prosegue la nota -. Le proteine consistono generalmente in 20 diversi amminoacidi, che possono essere descritti come elementi costitutivi della vita. Nel 2003 David Baker riuscì ad usare questi blocchi per progettare una nuova proteina diversa da qualsiasi altra proteina. Da allora, il suo gruppo di ricerca ha prodotto una creazione di proteine fantasiose dopo l’altra, comprese proteine che possono essere utilizzate come farmaci, vaccini, nanomateriali e piccoli sensori. La seconda scoperta riguarda la previsione delle strutture proteiche. Nelle proteine, gli amminoacidi sono collegati tra loro in lunghe stringhe che si piegano per creare una struttura tridimensionale, decisiva per la funzione della proteina. Fin dagli anni ’70, i ricercatori avevano cercato di prevedere strutture proteiche dalle sequenze di amminoacidi, ma questo era notoriamente difficile. Tuttavia, quattro anni fa, ci fu una svolta sorprendente”.

“Nel 2020, Demis Hassabis e John Jumper hanno presentato un modello di AI chiamato AlphaFold2. Con il suo aiuto, sono riusciti a prevedere la struttura di quasi tutte le 200 milioni di proteine individuate dai ricercatori. Dalla loro svolta, AlphaFold2 è stato usato da più di due milioni di persone provenienti da 190 paesi. Tra una miriade di applicazioni scientifiche, i ricercatori possono ora comprendere meglio la resistenza agli antibiotici e creare immagini di enzimi in grado di decomporre la plastica. La vita non potrebbe esistere senza proteine. Il fatto che ora possiamo prevedere strutture proteiche e progettare le nostre proteine conferisce il maggior beneficio all’umanità” dice l’Accademia di Svezia.

https://www.ilfattoquotidiano.it/2024/10/09/nobel-per-la-chimica-2024-premiati-david-baker-demis-hassabis-john-m-jumper/7723943/?fbclid=IwY2xjawF0f4pleHRuA2FlbQIxMQABHXms_aKd5mJQcdaKrXpKygOVsn1PURV0BNaKGLMqlVQnueFG0Y2tBSauPg_aem_a2BDxrWy3MH-HCZjuByxiw

Nobel per la Chimica alle due donne del taglia-incolla il Dna. -

 

Il Nobel per la Chimica quest'anno è diviso equamente fra la biochimica francese Emmanuelle Charpentier e la chimica americana Jennifer A. Doudna, le due ricercatrici che hanno messo a punto la tecnica che taglia-incolla il Dna che permette di riscrivere il codice della vita. Le forbici genetiche, che permettono di modificare il Dna, hanno aperto la via a molte terapie un tempo impossibili. 

La Crispr/Cas9 scoperta da Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna è uno degli strumenti più potenti oggi nelle mani dell'ingegneria genetica. Può infatti essere utilizzato con uno strumento di altissima precisione (forse più simile a un bisturi che a delle forbici molecolari) per modificare l'informazione genetica (Dna) di animali, piante e microrganismi. Presentata per la prima volta nel 2012, la tecnica ha permesso di rivoluzionare la ricerca nelle Scienze della vita, portandola in una nuova epoca, e ha finora contribuito ad aprire nuove strade per la cura di molte malattie, da alcune forme di tumore alla fibrosi cistica, fino ad avvicinare il sogno di curare le malattie ereditarie.

"C'è un enorme potere in questo strumento genetico", ha detto il presidente del Comitato Nobel per la Chimica, Claes Gustafsson. "Non ha soltanto rivoluzionato la ricerca di base, ma - ha aggiunto - ha portato a mettere a punto colture innovative e portato a nuovi trattamenti medici".

Come spesso è accaduto nella storia della scienza, anche la scoperta della Crispr è avvenuta quasi per caso. Tutto era cominciato dalle ricerche di Emmanuelle Charpentier sul batterio Streptococcus pyogenes, responsabile di infiammazioni nell'uomo, in particolare con la scoperta di un frammento del patrimonio genetico utilizzato dal batterio come arma per combattere i virus.

Nello stesso anno della scoperta, il 2011, Charpentier ha cominciato a collaborare con Jennifer Doudna per ricostruire in provetta l'arma del batterio, in modo da semplificarla, trasformandola in uno strumento più facile da utilizzare. In un solo anno le due ricercatrici hanno ottenuto delle forbici molecolari capaci di tagliare la molecola della vita, il Dna, e di farlo con precisione, in un determinato sito. Era subito chiaro che riuscire a tagliare il Dna in modo preciso avrebbe significato poter riscrivere il codice della vita.
Dal 2012 la tecnica della Crispr/Cas9 è utilizzata in un tutto il mondo, in una vera e propria esplosione di applicazioni.

(foto ANSA/AFP)

https://www.ansa.it/canale_scienza_tecnica/notizie/fisica_matematica/2020/10/07/oggi-il-nobel-per-la-chimica-diretta-alle-1145_d4765da6-1fd3-4285-bdcb-35a8dc8bfc3f.html

Nobel Chimica ad Arnold, Smith e Winter, premiata la chimica verde.

Dopo la Fisica un'altra donna, la quinta nella storia della Chimica.

Il Nobel per la Chimica 2018 è stato assegnato agli americani Frances H. Arnold e George P. Smith ed al britannico Sir Gregory P. Winter.

Con l'assegnazione ad Arnold, per la quinta volta nella sua storia, il Nobel per la Chimica viene assegnato ad una donna. La notizia arriva all'indomani dell'assegnazione del Nobel per la Fisica ad una donna, per la terza volta nella storia del Nobel.

E' la Chimica 'verde' la vincitrice del Nobel per la Chimica 2018: premiata la scoperta dei 'registi dell'evoluzione', come gli enzimi alla base di reazioni chimiche vitali, e con essa le numerose ricadute positive per tecnologie e processi di trasformazione amici dell'ambiente.

Una metà del premio è assegnata a rances H. Arnold per le sue ricerche, che hanno permesso di ottenere il controllo degli enzimi, e l'altra metà è divisa fra George P. Smith e Sir Gregory P. Winter per le ricerche condotte sulla genetica dei batteriofagi e sugli anticorpi.

Le ricerche di Arnold sono cominciate alla fine degli anni '70, quando era impegnata  sulle allora nuove tecnologie per l'energia solare. Lungo questa strada, decise di concentrare l'attenzione sugli enzimi, ossia sugli strumenti che l'evoluzione utilizza naturalmente per guidare e modificare la vita sulla Terra. 
Negli anni successivi le sue ricerche hanno dimostrato la possibilità di controllare e manipolare gli enzimi. Grazie a quelle tecniche oggi gli enzimi sono largamente utilizzati nella produzione di biocarburanti e farmaci, dagli anticorpi ad alcuni antitumorali.

Smith ha invece lavorato sui batteriofagi, ossia sui virus che infettano i batteri, trasformandoli in fabbriche di proteine. Wilson ha utilizzato le ricerche di Smith per controllare l'evoluzione degli anticorpi, in modo da ritagliarli 'su misura' per svolgere determinate funzioni. Nel 2002 il primo anticorpo ottenuto con questa tecnica, chiamato adalimumab, è stato approvato per la terapia dell'artrite reumatoide

Chi sono i premiati.

L'americana Frances H. Arnold, 62 anni, è insegna Ingegneria chimica, bioingegneria e biochimica nel California Institute of Technology (Caltech). Nata nel 1956 a Pittsburgh, ha studiato nell'università della California a Berkeley.

E' americano anche George P. Smith, 71 anni, è professore emerito dell'università del Missouri. Nato nel 1941 a Norwalk,ha studiato nell'università di Harvard e poi in quella di americana di University, nel Massachusetts.

Il britannico Sir Gregory P. Winter, 67 anni, è professore emerito del Laboratorio di Biologia Molecolare del Medical Research Council (Mrc) a Cambridge. Nato nel 1951 a Leicester, ha studiato nell'università di Cambridge.

http://www.ansa.it/canale_scienza_tecnica/notizie/fisica_matematica/2018/10/03/oggi-lannuncio-dei-nobel-per-la-chimica-diretta_eaa0322e-a69f-4cac-a1b3-f69f4c95e460.html

Nobel 2017.

Nobel per la medicina - 

a Michael Rosbash, Jeffrey C. Hall e Michael W. Young per la scoperta dei meccanismi molecolari che regolano i ritmi circadiani del nostro organismo.

Nobel per la Letteratura 

- a Kazuo Ishiguro vince il Premio Nobel per la Letteratura 2017 perchè nei suoi romanzi ha svelato l'abisso sotto il nostro senso di connessione con il mondo. 

Nobel per la Fisica - 

Thorne, Barish e Weiss per la scoperta delle onde gravitazionali.

Nobel per la Chimica - 

agli inventori della microscopia crioelettronica Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson sono stati premiati per avere sviluppato i sistemi che ci permettono di osservare le molecole della vita.

Nobel per la Pace - 
all’Ican, campagna internazionale per l’abolizione delle armi nucleari.

Nobel per l’Economia -  

all’americano Richard Thaler, autore di «Nudge» - «Nel complesso — è stato l’annuncio ufficiale dell’Accademia — i contributi di Richard Thaler hanno costruito un ponte tra le analisi economiche e psicologiche dei processi decisionali individuali. Le sue scoperte e indagini teoretiche sono stati gli strumenti per costruire una rapida e nuova espansione dell’economia comportamentale, che ha avuto un impatto profondo su molte aree della ricerca economica».

Siamo tutti fatti di stelle. - Luisa Alessio

Durante la vita di una stella c’è continuo ricambio di elementi chimici: più ce ne sono più è giovane. Quelle povere di metalli sono invece molto vecchie, le più vicine al Big Bang, e ci aiutano a capire l’origine dell’universo.

RICERCANDO ALL’ESTERO – “Siamo qui a parlare grazie al contributo di 14 miliardi di evoluzione stellare, perché generazioni di stelle hanno prodotto tutti gli elementi chimici di cui c’era bisogno. Il carbonio è importante per ovvie ragioni, non ci sarebbe stata la vita altrimenti; lo stesso vale per il silicio di cui sono fatti i nostri computer e per tutti gli altri elementi che hanno reso la Terra il pianeta che conosciamo. Studiare l’evoluzione chimica dell’universo significa studiare perché siamo qua”.

Nome: Carlo Abate
Età: 31 anni
Nato a: Trieste
Vivo a: Bonn (Germania)
Dottorato in: Astrofisica (Nijmegen, Paesi Bassi)
Ricerca: Formazione ed evoluzione delle stelle ricche in carbonio (CEMP).
Istituto: Sterrenkunding Instituut (Utrecht), Radboud University (Nijmegen), Argelander-Institut für Astronomie (Bonn)
Interessi: andare in bicicletta, camminare, ballare la salsa, suonare la chitarra, la musica di Bruce Springsteen.
Di Bonn mi piace: le colline dove passeggiare e il Reno.
Di Bonn non mi piace: non ha il mare.
Pensiero: If you wish to make an apple pie from scratch, you must first invent the universe (Carl Sagan, Cosmos 1980)

Che cosa sono le stelle CEMP e perché sono importanti?
L’acronimo sta per stelle Carbon-Enhanced Metal Poor, cioè stelle povere di metalli ma particolarmente ricche in carbonio. In astronomia chiamiamo metalli tutti gli elementi che non sono idrogeno ed elio.
Una stella si forma da una nube di gas dotata di una certa composizione chimica. Per le prime stelle, il gas conteneva quasi esclusivamente idrogeno e una minuscola percentuale di altri elementi. Il resto dei metalli possono derivare dalle reazioni nucleari che si verificano durante la vita di una stella. Alla sua morte, i vari elementi vengono rilasciati nel mezzo interstellare e da questa nube di gas possono nascere altre stelle. Quindi più una stella è povera di metalli più è vecchia, perché si è formata all’interno di un gas molto simile a quello primordiale, al momento del Big Bang. Invece più una stella è ricca in metalli, più la sua formazione è recente.

Studiare le stelle povere di metalli, perciò, vuol dire studiare le prime generazioni di stelle, quelle che si sono formate all’inizio. Idealmente vorremmo analizzare proprio le prime, ma sono stelle molto rare, anzi per il momento forse non ne è stata osservata nemmeno una. Questo perché una stella vive un tempo limitato e ha una certa quantità di idrogeno che brucia durante la sua vita: più grande è la stella, più velocemente brucia idrogeno. Una stella nata 14 miliardi di anni fa, poco dopo il Big Bang, e viva ancora adesso, è una stella molto piccola e molto poco luminosa che perciò non riusciamo a vedere. Le stelle che riusciamo a osservare sono quelle di seconda generazione, la cui composizione chimica è l’impronta della generazione precedente. Queste sono le stelle della mia ricerca.

Quali sono le più vecchie stelle osservate? 
Di recente è stata osservata una stella senza ferro, elemento relativamente facile da analizzare perché ha uno spettro di assorbimento molto caratteristico. In questo studio le bande di assorbimento del ferro erano talmente deboli che i ricercatori non sono riusciti a misurarle ma solo a stabilire un limite di concentrazione. Nella stella della ricerca l’abbondanza di ferro è 10 milioni di volte minore rispetto a quella che c’è nel Sole, cioè praticamente zero. Però è una stella sola. E con una non si fa molto.

Come si sono formate le stelle CEMP? 
Ci sono diverse teorie. In genere, le stelle di popolazione 2 hanno una quantità di ferro circa 100-1000 volte inferiore rispetto al Sole e ci si aspettava che tutta la loro composizione chimica variasse di conseguenza. La quantità dei metalli in una stella, infatti, dovrebbe scalare in maniera più o meno uguale in rapporto al ferro e a confronto con quella del sole.
Questo vale per il 90% delle stelle. C’è un certo numero di stelle, tra cui le CEMP, che si comporta in modo diverso. In particolare, nelle stelle CEMP il rapporto di abbondanza chimica carbonio/ferro è 10 volte maggiore rispetto al Sole.

Il punto ora è capire da dove viene tutto questo carbonio. Una delle possibili spiegazioni è considerare un sistema binario di stelle, in cui uno dei due oggetti produce carbonio e lo rilascia all’esterno durante le fasi finali della vita, sotto forma di vento stellare. La seconda stella, trovandosi nell’ambiente circostante, può raccogliere parte del carbonio espulso. Di fatto non vediamo un sistema binario, perché la prima stella, quella che ha prodotto il carbonio, una volta concluso il suo ciclo è diventata una nana bianca, molto piccola, poco luminosa e invisibile. Quella che vediamo è una stella con una composizione chimica che non si spiega attraverso il classico modello di evoluzione stellare.

Nella mia ricerca ho studiato le varie parti di questo sistema binario. Ci sono molti meccanismi che ancora non conosciamo: per esempio, non sappiamo esattamente come funziona il trasferimento di massa da una stella all’altra o qual è la fase in cui una stella può produrre il carbonio e gli altri elementi osservati nelle CEMP. O quali sono le caratteristiche della popolazione originaria, quante sono binarie, quanto sono distanti tra loro le varie coppie, quanto sono grandi.

Come si possono studiare le CEMP?
Esistono diversi modelli per descrivere le CEMP, molti sono da testare, alcuni sono troppo complicati e in ogni caso trovare una stella esattamente in questa fase non è facile. Ricordiamoci che si tratta di una popolazione molto vecchia di stelle, quelle più grandi sono morte da miliardi di anni e quelle che riusciamo a osservare sono le ultime superstiti.

La mia ricerca è partita da un modello già esistente, usato per studiare il trasferimento di massa da una stella più grande a una più piccola attraverso il vento stellare. Il modello originario però faceva simulazioni troppo complesse, richiedeva tempi di calcolo troppo lunghi e descriveva il comportamento di pochissime stelle. Ho perciò provato a semplificarlo per aumentare il numero di sistemi che si potevano studiare e ho effettivamente messo a punto un meccanismo che funziona abbastanza bene. Almeno per le CEMP. Certo, ci sono una marea di altri problemi che devono ancora essere risolti. Ma ci stiamo avvicinando.

Quali sono le prospettive future del tuo lavoro?
Sicuramente migliorare il modello sul trasferimento di energia e cercare di capire cosa viene davvero prodotto, in termini di elementi chimici, dalla stella che non vediamo nel sistema binario. Quindi stiamo facendo studi di evoluzione stellare per capire quali sono le condizioni fisiche all’interno di una stella nelle fasi finali della sua evoluzione.

Leggi anche: Le stelle più antiche dell’Universo

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Crediti immagine: Carlo Abate

https://oggiscienza.it/2015/12/21/stelle-evoluzione-spazio-ricerca/