Nobelio chemijos premija šiemet paskirta trims mokslininkams: Frances H. Arnold iš Kalifornijos technologijos instituto (JAV) už baltymų evoliuciją, George’ui P. Smithui iš Misūrio universiteto (JAV) ir Gregory’ui P. Winteriui iš MRC Molekulinės biologijos laboratorijos Kembridže (Jungtinė Karalystė) už peptidų ir antikūnų fagines bibliotekas, kurios galėtų padėti kuriant efektyvius autoimuninių ligų ar vėžinių susirgimų gydymo metodus.

Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) profesorius, biochemikas Rolandas Meškys sako, kad visi trys Nobelio chemijos premijos laureatai sprendė vieną didelę problemą, tik skirtingais būdais: kaip iš trilijonų skirtingų baltymų variantų atsirinkti tinkamą? F. H. Arnold tobulino didelio pajėgumo baltymų evoliucijos in vitro technologijas ir sukūrė metodus, kaip atrinkti tinkamų savybių biokatalizatorius. Tokie katalizatoriai laikomi žaliosios chemijos ateitimi, šiuos biologinius katalizatorius galima panaudoti chemijos pramonėje sintetinant vieną ar kitą junginį. Tai leidžia sumažinti taršą, sukurti efektyvesnę technologiją. Šiuo metu nemažai chemines reakcijas greitinančių biokatalizatorių naudoja farmacijos įmonės, pavyzdžiui, vaistų cheminės sintezės etapuose.

Kiti du Nobelio premijos laureatai dirbo su bakterijų virusais, arba bakteriofagais. „Minėti mokslininkai rinkosi bakteriofagus, turinčius gana paprastos sandaros kapsides, sudarytas iš nedidelio skaičiaus skirtingų baltymų. Jeigu su kapsidės baltymo genu genetiškai suliesime kokį nors kitą geną, gausime hibridinį kapsidės baltymą. Vienu galu jis vis dar bus viruso kapsidės baltymas, o kitas jo galas bus išorėje. Pastarasis koduoja, pavyzdžiui, antikūną. Tai tokios imuninės sistemos molekulės, kurios atpažįsta antigeną, dalyvauja įvairiuose imuniniuose procesuose, padeda atpažinti, tarkime, vėžio žymenį, patogeną, alergeną ar pan. Paprastai antikūnai gaunami imunizuojant gyvūnus. Tai ilga, sudėtinga procedūra. Nobelio premijos laureatų sukurtas metodas leidžia atsirinkti norimų savybių antikūnus nenaudojant gyvūnų ir gerokai greičiau“, – dėsto prof. R. Meškys.

Anot VU GMC biochemiko, informacija apie antikūno seką slypi bakteriofago kapsidės viduje DNR pavidalu. Vadinasi, turime su funkcija susietą genetinę informaciją. „Įsivaizduokite, kad jums reikia kokio nors antikūno. Paimate bakteriofagą, turintį hibridinį kapsidės baltymą, ir antikūną koduojančią dalį mutogenizuojate, t. y. atsitiktinai pakeičiate. Gaunate milijonų milijonus variantų. Tarp jų gali atsirasti toks, kurio paviršiuje bus naujos sekos, naujos struktūros antikūnas, kuris gebės atpažinti antigeną. Taigi turite trilijonus bakteriofagų variantų, kurių kiekvienas savo paviršiuje neša tam tikrą antikūną. Kur čia grožis? Nežinote, kuris tarp tos daugybės jums reikalingas, bet su antigenu galite sugauti norimų savybių antikūnus, tuo pačiu pagaudami ir bakteriofagą. Tuo bakteriofagu, kurį sužvejojote, galite užkrėsti bakterijas ir pasidauginti bakteriofagų tiek kartų, kiek reikia. Nustačius bakteriofago nešamos DNR seką galite sužinoti atrinkto antikūno geno ir baltymo sekas, o tai jau leidžia pasigaminti norimą antikūną“, – aiškina VU GMC profesorius.

Jo nuomone, tai didelė pažanga: galima sukonstruoti antikūnų biblioteką, eksponuotą bakteriofago paviršiuje, nenaudojant jokio gyvūno. Tai gali būti ne tik antikūnas, bet ir fermentas, katalizuojantis tam tikrą reakciją. Galima atsirinkti trumpus peptidus, kurie ką nors atpažįsta, pavyzdžiui, kokį nors ląstelės receptorių. Tokie peptidai gali tapti naujos kartos vaistų pirmtakais.

„Manau, šie trys mokslininkai nusipelnė Nobelio premijos, nes jų atradimai pritaikomi naujų katalizatorių atrankai, jų greitesniam ir efektyvesniam sukūrimui, naujų antikūnų ir trumpų baltymų atrankos metodams. Dabar jau sukurtos ekspozicijos ribosomų, ląstelių paviršiuje, ne tik bakteriofagų. Kai kurie antikūnai gali katalizuoti chemines reakcijas, elgtis kaip fermentai. Turėdamas antikūnų biblioteką gali ieškoti naujų katalizatorių, kas gamtoje paprastai nevyksta. Pritaikant evoliucijos in vitro metodus galima sukurti reakcijas katalizuojančius fermentus ar antikūnus, kurie gamtoje iki šiol neegzistavo“, – apibendrina prof. R. Meškys, kuriam šiemet suteiktas išskirtinio VU profesoriaus statusas.

Mokslininko vadovaujamame Molekulinės mikrobiologijos ir biotechnologijos skyriuje kuriami tiksliniai fermentų atrankos metodai, skirti pramonei tinkamų biokatalizatorių paieškai.