{"id":16854,"date":"2024-11-04T20:49:13","date_gmt":"2024-11-04T20:49:13","guid":{"rendered":"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/?p=16854"},"modified":"2024-12-22T17:05:48","modified_gmt":"2024-12-22T17:05:48","slug":"nobel-de-quimica-2024","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/2024\/11\/04\/nobel-de-quimica-2024\/","title":{"rendered":"Nobel de Qu\u00edmica 2024"},"content":{"rendered":"\t\t<div data-elementor-type=\"wp-post\" data-elementor-id=\"16854\" class=\"elementor elementor-16854\">\n\t\t\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-b93f280 elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"b93f280\" data-element_type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-background-overlay\"><\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-1c07ccc\" data-id=\"1c07ccc\" data-element_type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-64aa10d elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"64aa10d\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>\u00abDise\u00f1o computacional y predicci\u00f3n estructural de prote\u00ednas por inteligencia artificial\u00bb<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-9f00026 elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"9f00026\" data-element_type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-8ed3c49\" data-id=\"8ed3c49\" data-element_type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap\">\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-04b7425 elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"04b7425\" data-element_type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-07bc772\" data-id=\"07bc772\" data-element_type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-56799c9 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"56799c9\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p style=\"text-align: justify\">El Premio Nobel de Qu\u00edmica 2024 ha sido otorgado conjuntamente a <strong>David Baker<\/strong> por el dise\u00f1o computacional de prote\u00ednas y a <strong>Demis Hassabis y John M. Jumper<\/strong> por la predicci\u00f3n de la estructura de las prote\u00ednas.<br \/><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-16839\" src=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-d-300x113.png\" alt=\"\" width=\"430\" height=\"162\" srcset=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-d-300x113.png 300w, https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-d.png 539w\" sizes=\"(max-width: 430px) 100vw, 430px\" \/><\/p><p style=\"text-align: justify\">Las prote\u00ednas son macromol\u00e9culas formadas por cadenas lineales de amino\u00e1cidos. La secuencia de amino\u00e1cidos est\u00e1 determinada por la secuencia de nucle\u00f3tidos del gen que codifica dicha prote\u00edna (llamados genes estructurales). Por tanto, la informaci\u00f3n gen\u00e9tica determina de este modo qu\u00e9 prote\u00ednas tiene una c\u00e9lula, un tejido y un organismo. Las prote\u00ednas realizan <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Prote%C3%ADna\">funciones esenciales<\/a> para la vida celular: cat\u00e1lisis (enzimas), reguladoras (hormonas), defensivas (inmunoglobulinas), transporte (hemoglobina), entre otras.<\/p><p style=\"text-align: justify\">Para describir estructuralmente una prote\u00edna se definen cuatro niveles de organizaci\u00f3n:<\/p><ul style=\"text-align: justify\"><li><strong>Estructura primaria<\/strong>, es la secuencia de amino\u00e1cidos H<sub>2<\/sub>NC(R<sub>1<\/sub>,R<sub>2<\/sub>)COOH de la cadena.<\/li><li><strong>Estructura secundaria<\/strong>, son patrones locales de plegamiento que presentan ciertas secuencias de la prote\u00edna.<\/li><li><strong>Estructura terciaria<\/strong>, es la conformaci\u00f3n plegada tridimensional de la cadena polipept\u00eddica.<\/li><li><strong>Estructura cuaternaria<\/strong>, es la organizaci\u00f3n de una prote\u00edna oligom\u00e9rica o ensamblaje de prote\u00ednas.<\/li><\/ul><p style=\"text-align: justify\"><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-16836\" src=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-a-300x123.png\" alt=\"\" width=\"453\" height=\"186\" srcset=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-a-300x123.png 300w, https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-a.png 664w\" sizes=\"(max-width: 453px) 100vw, 453px\" \/><\/p><p style=\"text-align: justify\">El galardonado David Baker es un bioqu\u00edmico y bi\u00f3logo computacional estadounidense, conocido por ser pionero en m\u00e9todos para dise\u00f1ar prote\u00ednas y predecir sus estructuras tridimensionales. Su grupo de investigaci\u00f3n desarroll\u00f3 un algoritmo llamado Rosetta para la predicci\u00f3n de la estructura de prote\u00ednas mediante c\u00e1lculo <em>ab initio (resoluci\u00f3n aproximada de la ecuaci\u00f3n de Schr\u00f6dinger del sistema molecular sin a\u00f1adir ning\u00fan par\u00e1metro experimental) <\/em>que se ha convertido en una herramienta para el dise\u00f1o de prote\u00ednas, un proyecto de computaci\u00f3n llamado <a href=\"http:\/\/boinc.bakerlab.org\/rosetta\/\">Rosetta@Home<\/a> (visitar web).<\/p><p style=\"text-align: justify\">Su grupo public\u00f3 tambi\u00e9n el dise\u00f1o y validaci\u00f3n cristalogr\u00e1fica de la primera prote\u00edna artificial de 93 amino\u00e1cidos conocida como Top7 (ver <strong>Figura 1<\/strong>) que contiene un pliegue que nunca antes se hab\u00eda visto. La prote\u00edna fue dise\u00f1ada <em>ab initio<\/em> en un computador con la ayuda de algoritmos de predicci\u00f3n estructural proteica. La determinaci\u00f3n de la estructura de rayos X de la prote\u00edna sintetizada en el laboratorio revel\u00f3 que la estructura era muy similar al modelo dise\u00f1ado inform\u00e1ticamente. Top7 fue presentada como la &#8216;Mol\u00e9cula del Mes&#8217; por el <a href=\"https:\/\/www.rcsb.org\/\">Protein Data Bank<\/a> (<em>Banco de Datos de Prote\u00ednas<\/em>) en octubre de 2005, y actualmente est\u00e1 representada en el logo de <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Rosetta@home\">Rosetta@home<\/a>.<\/p><p style=\"text-align: justify\"><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-16837\" src=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-b-300x92.png\" alt=\"\" width=\"518\" height=\"159\" srcset=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-b-300x92.png 300w, https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-b.png 755w\" sizes=\"(max-width: 518px) 100vw, 518px\" \/><\/p><p style=\"text-align: justify\"><span style=\"font-size: 10pt\"><strong>Figura 1.<\/strong> En azul la estructura predicha por modelo computacional y en rojo la determinada por difracci\u00f3n de rayos X (t\u00e9cnica que permite obtener una \u201cfotograf\u00eda\u201d de todas las posiciones at\u00f3micas de la macromol\u00e9cula a partir de una estructura cristalina).<\/span><\/p><p style=\"text-align: justify\">Desde entonces, su grupo de investigaci\u00f3n ha creado nuevas prote\u00ednas que se pueden utilizar como f\u00e1rmacos, vacunas, nanomateriales y sensores diminutos. (ver <strong>Figura 2<\/strong>).<\/p><p style=\"text-align: justify\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-16838\" src=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-c-300x181.png\" alt=\"\" width=\"573\" height=\"346\" srcset=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-c-300x181.png 300w, https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-c-768x464.png 768w, https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/nobel-2024-c.png 963w\" sizes=\"(max-width: 573px) 100vw, 573px\" \/><\/p><p style=\"text-align: justify\"><span style=\"font-size: 10pt\"><strong>Figura 2.<\/strong> Estructuras proteicas dise\u00f1adas por computaci\u00f3n mediante el programa Rosetta.<\/span><\/p><p style=\"text-align: justify\">El segundo descubrimiento se refiere a la predicci\u00f3n de las estructuras de las prote\u00ednas. En 2020, <strong>Demis Hassabis y John Jumper<\/strong> presentaron un programa de <strong>inteligencia artificial<\/strong> llamado <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/AlphaFold\"><strong>AlphaFold2<\/strong><\/a> (herramienta de investigaci\u00f3n y f\u00e1cil de usar; acceso al <a href=\"https:\/\/alphafold.com\/\">programa web<\/a>) por <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/DeepMind\">DeepMind<\/a> (propiedad de Google; <a href=\"https:\/\/deepmind.google\/\">acceso a DeepMind<\/a>) que realiza predicciones con una rapidez y eficacia nunca vistas de la estructura de las prote\u00ednas mediante unos sistemas inform\u00e1ticos de <strong>aprendizaje profundo<\/strong>, los mismos que se emplean en el conocido CHATGPT. Con su ayuda, han podido predecir la estructura de pr\u00e1cticamente unos 200 millones de prote\u00ednas que los investigadores han identificado hasta entonces (algo que a un humano le habr\u00eda llevado millones de a\u00f1os). Desde su descubrimiento, AlphaFold2 ha sido utilizado por m\u00e1s de dos millones de personas de 190 pa\u00edses.<\/p><p style=\"text-align: justify\"><strong>\u00bfC\u00f3mo funciona AlphaFold?<\/strong><\/p><p style=\"text-align: justify\">El sistema inform\u00e1tico ha sido entrenado con una gigantesca base de datos de estructuras de prote\u00ednas aisladas y caracterizadas por rayos X que analiza y separa las partes importantes que est\u00e1n implicadas en el plegamiento y conformaci\u00f3n tridimensional de la prote\u00edna. De esta forma relaciona la secuencia de amino\u00e1cidos que est\u00e1 asociada con la reorganizaci\u00f3n espacial de la prote\u00edna, es decir, analiza las distintas interacciones entre los amino\u00e1cidos.<\/p><p style=\"text-align: justify\">As\u00ed pues, cuando se introduce en el programa una determinada secuencia de amino\u00e1cidos, este predice con una alta probabilidad la estructura tridimensional que adoptar\u00eda la prote\u00edna en base a los datos analizados de estructuras reales aisladas en la naturaleza. Para ello el sistema inform\u00e1tico hace uso de las llamadas <strong>redes neuronales artificiales<\/strong>, una tecnolog\u00eda que se usa para el <em>aprendizaje profundo<\/em>, es decir, el campo de la inteligencia artificial que ense\u00f1a a una computadora a procesar datos de una manera similar a como lo har\u00eda el cerebro humano a fin de generar informaci\u00f3n y predicciones precisas y que justo (y en mi opini\u00f3n acertadamente) ha sido galardona este mismo a\u00f1o con el <em>Premio Nobel de F\u00edsica 2024.<\/em><\/p><p style=\"text-align: justify\">Enlaces de inter\u00e9s:<\/p><p style=\"text-align: justify\"><a href=\"http:\/\/boinc.bakerlab.org\/rosetta\/\">Rosetta (programa de dise\u00f1o de prote\u00ednas)<\/a><\/p><p style=\"text-align: justify\"><a href=\"https:\/\/www.rcsb.org\/\">Visualizador de macromol\u00e9culas (PDB)<\/a><\/p><p style=\"text-align: justify\"><a href=\"https:\/\/alphafold.com\/\">AlphaFold2 (proyecto-web)<\/a><\/p><p><a href=\"https:\/\/alphafoldserver.com\/about\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">AlphaFold Servidor<\/a> (introduce una <a href=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/Tabla-de-aminoacidos.png\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">secuencia de amino\u00e1cidos<\/a> para obtener el 3D).<\/p><p style=\"text-align: justify\"><a href=\"https:\/\/www.nobelprize.org\">Nobel Prize web<\/a><\/p><p style=\"text-align: justify\"><strong><a href=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2024\/11\/01-Premios-Nobel-Quimica-2024.pdf\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft wp-image-7935\" src=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2022\/12\/icon-libro.png\" alt=\"\" width=\"20\" height=\"20\" srcset=\"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/files\/2022\/12\/icon-libro.png 106w, 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