Kibertérbe repítették a kémiát

Martin Karplus, Michael Levitt és Arieh Warshel kapta megosztva az idei kémiai Nobel-díjat.

Michael Levitt 1947-ben született a dél-afrikai Pretoriában, brit és amerikai állampolgár. Diplomáját a londoni King's College-ban, PhD-jét 1971-ben a Cambridge-i Egyetemen szerezte. A Stanford Egyetem professzora.

Arieh Warshel 1940-ben Izraelben született, izraeli és amerikai állampolgár. PhD-jét az izraeli Weizman Tudományegyetemen szerezte, posztdoktori tanulmányait a Harvardon végezte. A Dél-kaliforniai Egyetem professzora.

„Az idei Nobel-díjasok mindkét világból a legjobbat emelték át és terveztek olyan módszereket, amelyek egyaránt támaszkodnak a klasszikus és a kvantumfizikára” – fogalmazott a bizottság. Példaként annak modellezését említették, hogy egy gyógyszer miként kapcsolódik a célba vett fehérjéhez az emberi szervezetben. A számítógép kvantumelméleti számításokat végez a célfehérjének azokon az atomjain, amelyek kölcsönhatásba lépnek a gyógyszerrel. A fehérje fennmaradó részeit viszont a kevésbé „megerőltető” klasszikus fizika segítségével modellezik.

Manapság a számítógép ugyanolyan fontos a kémikusok számára, mint a kémcső, a szimulációk pedig olyan valóságosak, hogy képesek megjósolni a hagyományos kísérletek kimenetelét – összegezte az indoklás.

Martin Karplus, Michael Levitt és Arieh Warshel komplex kémiai folyamatok számítógépes modellezését lehetővé tévő munkája tudósok szerint forradalmasította a kémiát és felgyorsította a fejlődést a gyógyászatban és az iparban.

A Svéd Királyi Tudományos Akadémia úgy fogalmazott, hogy a három amerikai kutató a kibertérbe repítette a kémiát. Rég elmúltak már azok a napok, amikor műanyag golyókat és pálcikákat használva modellezték a reakciókat. A számítógép most már ugyanolyan fontos a kémikusok számára, mint a kémcső, a szimulációk pedig olyan valóságosak, hogy képesek megjósolni a hagyományos kísérletek kimenetelét – állt az indoklásban.

A gyógyszerfejlesztés során kutatók manapság számítógépekkel kalkulálják ki, hogyan lép reakcióba egy kísérleti gyógyszer a célba vett fehérjével. A gyógyszergyártó cégeknél külön csoportok működnek, hogy modellezzék, miként alakul ki kölcsönhatás a gyógyszermolekulák és az emberi szervezet között.

A három tudós által alkotott eljárások az iparban is hasznosulnak, többek közt a napelemeknél és az autókban használt katalizátoroknál. Előbbiek esetében a programok a fotoszintézist, vagyis azt a folyamatot mimikálják, amely során a zöld levelek elnyelik a napfényt és oxigént termelnek. A komplex kémiai folyamatok komputerizálása révén lehetővé válhat egy teljes élő organizmus szimulálása is molekuláris szinten – ez Levitt egyik nagy álma.

A három tudós munkája és a számítógépes modellezés tehát „forradalmasította a kémiát” – fogalmazott Kersti Hermansson, az Uppsalai Egyetem szerves kémia professzora. Ha a kutatók „a számítógépen oldanak meg egyenleteket, olyan részletes információkra tesznek szert, amelyekre szinte lehetetlen lenne más eljárások révén” – tette hozzá. „Térben és időben úgy lehet követni (a modellezést), mint egy mozifilmet.”

A Nobel-díjasok által megalapozott fejlesztések segítségével nyert tudás ismeretében megoldhatók a legkülönfélébb problémák, többek közt az energiagondok, a korrózió, a kémiai reakciók, de arra is alkalmas, hogy megismerjék az anyagok tulajdonságait és jobb minőségű anyagokat tervezzenek – mutatott rá Kersti Hermansson.

Helmut Grubmüller, a göttingeni Max Planck Biofizikai Kémia Intézet igazgatója azt emelte ki, hogy a három tudós teljes mértékben megérdemelte a díjat. „Lelkesednek a tudományért, a tudománynak élnek. Szuper figurák” – mondta. Az igazgató szerint a Martin Karplus, Michael Levitt és Arieh Warshel által alkotott módszereknek elsősorban a gyógyszerfejlesztésben lesz egyre fontosabb szerepe a jövőben. „Van néhány új gyógyszer, amelyet részben ennek a technikának az alkalmazásával fejlesztettek ki.” A modellezés segítségével sikerült például kialakítani egy gyógyszerkoktélt az AIDS-betegek számára – mutatott rá.

A kémiai Nobel-díjat – amellyel összesen 8 millió svéd korona (272,3 millió forint) is jár – hagyományosan december 10-én, Alfred Nobel halálának évfordulóján adják át Stockholmban.

A kémiai Nobel-díjat 1901 óta most 105. alkalommal osztották ki, 8 alkalommal nem ítélték senkinek. 63 alkalommal kapta egy tudós egyedül, 23 alkalommal két és 19 alkalommal három tudós megosztva. A díjat 166 tudósnak ítélték oda, de a kitüntettek száma csak 165, mivel az angol Frederick Sanger eddig egyedüliként két alkalommal is megkapta a díjat.

Hétfő

A sejt szállítórendszerének szabályozásával kapcsolatos felfedezésekért az amerikai James Rothman és Randy Scheckman, valamint a német Thomas Südhof kapta megosztva az idei orvosi-élettani Nobel-díjat.

Kedd

Az isteni részecskeként emlegetett Higgs-bozon létezését megjósoló brit Peter Higgs és a belga Francois Englert kapta az idei fizikai Nobel-díjat.

A kitüntetettek átlagéletkora 57 év, eddig a legfiatalabban, 35 évesen 1935-ben Frédéric Joliot-Curie, legidősebben, 85 évesen 2002-ben az akkor 85 éves John B. Fenn vehette át a kémiai Nobel-díjat. Az 1954-ben kémiai Nobel-díjat kapott amerikai Linus Paulingot 1962-ben Nobel-békedíjjal is kitüntették – ő az egyetlen Nobel-díjas, aki mindkét kitüntetését önállóan kapta. A 162 kitüntetett között négy nő van: Marie Curie 1911-ben, a lánya, Irene Joliot-Curie 1935-ben, Dorothy Crowfoot Hodgkin 1964-ben, Ada Jonat 2009-ben nyerte el a díjat. Marie Curie és Dorothy Crowfoot Hodgkin egyedül vették át a kitüntetést, és Curie asszony 1903-ban a fizikai Nobel-díjat is megkapta.

Két kémiai Nobel-díjas nem vehette át a neki megítélt kitüntetést: a náci Harmadik Birodalom hatóságai arra kényszerítették Richard Kuhnt, majd Adolf Butenandtot, hogy a nekik 1938-ban, majd 1939-ben megítélt kémiai Nobel-díjat visszautasítsák. A két tudós csak a második világháború után vehette át a Nobel-díjat, az azzal járó pénzösszeget viszont - az alapító Alfred Nobel rendelkezései miatt - már nem kapták meg. Családi díjazott a Nobel-díjban igencsak gazdag Curie-családból Irene és férje, Frédéric Joliot-Curie, akik 1935-ben kapták meg a kémiai Nobel-díjat.

Magyar származású tudósok közül eddig öten kaptak kémiai Nobel-díjat. Az 1925. évit a Németországban élt Zsigmondy Richárd (1865–1929) vehette át „a kolloid oldatok heterogén természetének magyarázatáért, és a kutatásai közben alkalmazott módszerekért, amelyek a modern kolloidkémiában alapvető jelentőségűek”. Az 1943. évit a Németországban, Dániában és Svédországban élt Hevesy György (1885–1966) kapta „a kémiai folyamatok kutatása során az izotópok indikátorként való alkalmazásáért”. 1986-ban a Kanadában élő Polányi János (1929–) megosztva kapta a díjat „a kémiai reakciók folyamatának jobb megértését szolgáló kutatásaiért, reakciódinamikai felismeréseiért”. 1994-ben az Egyesült Államokban élő Oláh Györgynek (1927–) „a pozitív töltésű szénhidrogének tanulmányozása terén elért eredményeiért”, míg 2004-ben az Izraelben élő Avram Hershkónak (Herskó Ferenc 1937–) a sejtbiológia terén elért alapvető kutatási eredményeiért ítélték oda a kémiai Nobel-díjat.

2003 - Az amerikai Peter Agre és Roderick MacKinnon, akik a sejtmembrán csatornáinak kutatása során magyarázatot adtak arra, miként jutnak keresztül a sók és a víz a sejtfalon. Az így nyert ismeretek nagy jelentőséggel bírnak az emberi vese, szív, izmok és idegrendszer működésének és megbetegedéseinek megértésében.

2004 - Az izraeli Aaron Ciechanover és Avram Hershko, továbbá az amerikai Irwin Rose, akik felfedezték a sejtek egyik legfontosabb ciklikus folyamatát, a proteinek lebontásának szabályozását, amelynek köszönhetően ma már molekuláris szinten megérthető, miként ellenőriznek a sejtek központi folyamatokat az emberi szervezetben.

2005 - Az amerikai Robert H. Grubbs és Richard R. Shrock, valamint a francia Yves Chauvin a szerves szintézisen belüli metatézis-módszer kifejlesztéséért. E módszer révén laboratóriumi úton olyan új molekulákat lehet létrehozni, amelyek igen hasznosak a gyógyszeriparban és a környezetbarát műanyagok gyártásában.

2006 - Az amerikai Roger D. Kornberg a génekben tárolt információk másolásával és a proteintermelő sejtek más részeire történő átadásával kapcsolatos munkájáért.

2007 - Gerhard Ertl német kutató a szilárd felületeken végbemenő kémiai reakciók vizsgálatáért.

2008 - Roger Tsien és Martin Chalfie amerikai, valamint a japán Simomura Oszamu a fehérjék kutatásában végzett munkásságukért, a zöld fluoreszcens protein (GFP) felfedezéséért és hasznosításáért.

2009 - Ada Jonat izraeli, Thomas Steitz amerikai és az indiai születésű amerikai Venkatraman Ramakrishnan a riboszóma szerkezetének és funkciójának tanulmányozásáért.

2010 - Az amerikai Richard F. Heck, a japán Negisi Ei-icsi és Szuzuki Akira a szénatomok új és hatékony összekapcsolásáért, amely lehetővé teszi a mindennapi életet befolyásoló komplex molekulák építését.

2011 - Az izraeli Daniel Shechtman (Sehtman) a kvázikristályok felfedezéséért.

2012 - Az amerikai Robert J. Lefkowitz és Brian K. Kobilka kapta fehérjekutatásokért.