Return to Video

Öt feladat, amelyet új fehérjék tervezésével oldhatunk meg

  • 0:01 - 0:05
    A világ legbámulatosabb
    gépeiről fogok beszélni,
  • 0:05 - 0:07
    és arról, hogy mit tehetünk velük.
  • 0:07 - 0:09
    Fehérjékről,
  • 0:09 - 0:11
    némelyik itt e sejtben látható.
  • 0:11 - 0:14
    Majdnem minden fontos funkciót
    ők látnak el testünkben.
  • 0:15 - 0:17
    Fehérjék emésztik meg táplálékunkat,
  • 0:17 - 0:19
    húzzák össze izmainkat,
  • 0:19 - 0:20
    tüzelnek idegsejtjeinkben
  • 0:20 - 0:22
    és táplálják immunrendszerünket.
  • 0:22 - 0:24
    A biológiában minden –
  • 0:24 - 0:26
    majdnem minden –
  • 0:26 - 0:27
    fehérjék miatt történik.
  • 0:28 - 0:32
    A fehérjék aminosavak láncolatából állnak.
  • 0:32 - 0:36
    A természet 20 aminosavból
    álló ábécét használ,
  • 0:36 - 0:38
    némelyikük nevét hallhatták is.
  • 0:39 - 0:42
    A képen minden dudor
    egy-egy atomot jelképez.
  • 0:43 - 0:48
    Az aminosavak közti kémiai erők hatására
    hosszú láncmolekulák keletkeznek,
  • 0:48 - 0:51
    amelyek jellemző térszerkezetté alakulnak.
  • 0:52 - 0:53
    A hajtogatási folyamat,
  • 0:53 - 0:55
    véletlenszerűnek látszik,
  • 0:55 - 0:57
    de valójában igen pontos.
  • 0:57 - 1:01
    Minden fehérje mindig
    a rá jellemző alakot veszi föl,
  • 1:01 - 1:05
    a hajtogatási folyamat
    a másodperc tört része alatt végbemegy.
  • 1:06 - 1:09
    A fehérjéknek ez az alakja teszi lehetővé,
  • 1:09 - 1:12
    hogy nevezetes biológiai
    feladatukat ellássák.
  • 1:13 - 1:16
    Például a hemoglobin alakja a tüdőben
  • 1:16 - 1:17
    tökéletesen idomult
  • 1:17 - 1:19
    az oxigénmolekula megkötéséhez.
  • 1:20 - 1:22
    Az izmunkba kerülő hemoglobin alakja
  • 1:22 - 1:24
    kissé megváltozik,
  • 1:24 - 1:26
    és az oxigén kikerül belőle.
  • 1:27 - 1:29
    A fehérjék alakját
  • 1:29 - 1:32
    és ebből következően nevezetes feladatukat
  • 1:32 - 1:37
    a fehérjeláncban lévő
    aminosav-szekvencia szabja meg.
  • 1:37 - 1:41
    A kép tetején lévő
    minden betű egy-egy aminosav.
  • 1:43 - 1:45
    Honnan származnak ezek a szekvenciák?
  • 1:46 - 1:49
    Testünk fehérjéiben
    az aminosav-szekvenciákat
  • 1:49 - 1:52
    a genomunkban lévő gének határozzák meg.
  • 1:52 - 1:56
    Minden gén egy-egy fehérje
    aminosav-szekvenciáját kódolja.
  • 1:58 - 2:01
    Az aminosav-szekvenciák, a szerkezetek
  • 2:01 - 2:04
    és a fehérjék rendeltetése
    közti transzlációt
  • 2:04 - 2:06
    fehérje-hajtogatási problémának hívjuk.
  • 2:06 - 2:08
    Nagyon nehéz probléma,
  • 2:08 - 2:11
    mert a fehérje rengeteg alakot ölthet.
  • 2:12 - 2:13
    Bonyolultsága miatt
  • 2:13 - 2:18
    az ember a fehérjék erejét
    a természetben lévő aminosav-szekvenciák
  • 2:18 - 2:20
    nagyon csekély változtatásával
  • 2:20 - 2:22
    képes igába fogni.
  • 2:23 - 2:27
    Ez hasonló a kőkorszaki ősünk
    által alkalmazott folyamathoz,
  • 2:27 - 2:30
    amellyel a körötte lévő
    botokból és kövekből
  • 2:30 - 2:32
    szerszámokat s egyéb eszközöket gyártott.
  • 2:33 - 2:38
    De az ember nem tanult meg repülni
    madarak módosítása révén.
  • 2:39 - 2:40
    (Nevetés)
  • 2:41 - 2:47
    A madaraktól ihletet merítve a kutatók
    inkább föltárták az aerodinamika elveit.
  • 2:47 - 2:52
    Mérnökök aztán az elvek alapján
    repülőgépeket terveztek.
  • 2:52 - 2:53
    Évek óta
  • 2:53 - 2:55
    hasonlóképpen dolgozunk
  • 2:55 - 2:59
    a fehérje-hajtogatás alapvető
    szabályainak feltárásán
  • 2:59 - 3:03
    és az elveknek a Rosetta nevű
    számítógépes programba kódolásán.
  • 3:04 - 3:06
    Az utóbbi években áttörést értünk el.
  • 3:07 - 3:11
    A semmiből számítógéppel
    teljesen új fehérjéket tudunk tervezni.
  • 3:12 - 3:14
    Ha már megvagyunk a tervezéssel,
  • 3:15 - 3:19
    a fehérje aminosav-szekvenciáját
    szintetikus génbe kódoljuk.
  • 3:20 - 3:22
    Szintetikus gént kell előállítanunk,
  • 3:22 - 3:24
    hiszen a fehérje teljesen új,
  • 3:24 - 3:29
    és a Föld egyik élőlényében sincs
    olyan gén, amelyik kódolná.
  • 3:30 - 3:34
    A fehérje-hajtogatás megértésének előnye
  • 3:34 - 3:36
    és a fehérjetervezés mikéntje
  • 3:36 - 3:39
    a génszintézis csökkenő
    költségével párosul.
  • 3:40 - 3:44
    A számítási teljesítménynek
    a Moore-törvény szerinti növekedése
  • 3:44 - 3:48
    új alakú és új rendeltetésű új fehérjék
  • 3:48 - 3:51
    tízezreinek számítógépes tervezését
  • 3:51 - 3:54
    és szintetikus génbe kódolását
  • 3:54 - 3:55
    teszi lehetővé.
  • 3:56 - 3:58
    Ha megvannak a szintetikus génjeink,
  • 3:58 - 4:00
    baktériumokba juttatjuk őket,
  • 4:00 - 4:03
    hogy e vadonatúj fehérjék
    előállítását programozzuk velük.
  • 4:03 - 4:05
    Aztán kivonjuk a fehérjét,
  • 4:05 - 4:09
    és eldöntjük, úgy működik-e,
    ahogy terveztük,
  • 4:09 - 4:10
    és biztonságos-e.
  • 4:12 - 4:15
    Érdekfeszítő, hogy képesek
    vagyunk új fehérjéket készíteni,
  • 4:15 - 4:17
    mert a természet sokoldalúsága dacára
  • 4:17 - 4:23
    az evolúció a lehetséges fehérjéknek
    csak elhanyagolható töredékét mintázta be.
  • 4:24 - 4:27
    Említettem, hogy 20 aminosavból
    álló ábécét használ a természet,
  • 4:27 - 4:32
    és a tipikus fehérje
    kb. 100 aminosav láncolata.
  • 4:32 - 4:37
    A lehetőségek száma 20x20... x20x20,
    százszor, ez = 20¹⁰⁰,
  • 4:37 - 4:41
    ez pedig 10¹³⁰ nagyságrendű szám.
  • 4:41 - 4:45
    Ez sokkal több, mint a fehérjék száma,
  • 4:45 - 4:47
    melyek valaha léteztek
    a földi élet keletkezése óta.
  • 4:48 - 4:51
    Ezt az elképzelhetetlenül nagy teret most
  • 4:51 - 4:54
    számítógépes fehérjetervezéssel
    fedezhetjük fel.
  • 4:56 - 4:58
    A Földön lévő fehérjék azért fejlődtek,
  • 4:58 - 5:02
    hogy megoldják a természetes
    evolúció szabta feladatokat.
  • 5:03 - 5:05
    Pl. a genommásolást.
  • 5:06 - 5:08
    De ma új feladatok előtt állunk.
  • 5:08 - 5:11
    Tovább élünk, ezért újabb
    betegségek válnak fontossá.
  • 5:11 - 5:13
    Fölhevítjük és szennyezzük a bolygónkat,
  • 5:13 - 5:17
    ezért seregnyi ökológiai
    gond tornyosul elénk.
  • 5:18 - 5:20
    Ha évmilliókat várhatnánk,
  • 5:20 - 5:23
    új fehérjék tán megoldanák e feladatokat.
  • 5:24 - 5:26
    De nincs ennyi időnk.
  • 5:26 - 5:29
    Számítógépes fehérjetervezéssel viszont
  • 5:29 - 5:34
    új fehérjéket tervezhetünk,
    hogy ma foglalkozhassunk e teendőkkel.
  • 5:36 - 5:40
    Merész elképzelésünk,
    hogy a biológiát fehérjetervezéssel
  • 5:40 - 5:43
    műszaki forradalom útján
    hozzuk ki a kőkorból.
  • 5:44 - 5:45
    Már bizonyítottuk,
  • 5:45 - 5:49
    hogy új alakú s szerepű
    új fehérjéket tudunk tervezni.
  • 5:49 - 5:53
    Pl. a védőoltások arra sarkallják
    immunrendszerünket,
  • 5:54 - 5:57
    hogy a kórokozóra hatékonyan reagáljanak.
  • 5:58 - 5:59
    A jobb oltóanyagok gyártásához
  • 5:59 - 6:02
    fehérjerészecskéket terveztünk,
  • 6:02 - 6:05
    amelyhez kórokozóból nyerjük a fehérjét,
  • 6:05 - 6:10
    pl. ezt a kék fehérjét a légúti
    óriássejtes vírusból, az RSV-ből.
  • 6:10 - 6:12
    Oltóanyag-jelöltek gyártásakor
  • 6:12 - 6:16
    amelyek szó szerint
    vírusfehérjéktől hemzsegnek,
  • 6:16 - 6:18
    derült ki, hogy efféle oltóanyag-jelöltek
  • 6:18 - 6:21
    sokkal erősebb immunválaszt váltanak ki,
  • 6:21 - 6:24
    mint az előzőleg bevizsgált oltóanyagok.
  • 6:25 - 6:26
    Ez igen lényeges,
  • 6:26 - 6:31
    hiszen világszerte az RSV
    a csecsemőkori halálozás egyik fő okozója.
  • 6:32 - 6:35
    Új fehérjéket is terveztünk
    a gluténérzékenység,
  • 6:35 - 6:38
    azaz cöliákia okozta sikérlebontási
    nehézség elhárítására,
  • 6:38 - 6:42
    és más fehérjéket is, hogy rák elleni
    küzdelemre ösztönözzük az immunrendszert.
  • 6:43 - 6:47
    Ezek az eredmények a fehérjetervezés
    forradalmának kezdetét jelentik.
  • 6:49 - 6:52
    Ehhez az előző műszaki
    forradalmak nyújtanak ihletet:
  • 6:52 - 6:53
    a digitális forradalom,
  • 6:53 - 6:56
    amely zömmel egyetlen helyszín,
  • 6:56 - 7:00
    a Bell Laboratories
    vívmányainak köszönhető.
  • 7:00 - 7:04
    A Bell Labs nyitott, együttműködő hely;
  • 7:04 - 7:07
    képes volt magához vonzani
    a világ legtehetségesebbjeit.
  • 7:07 - 7:11
    Az eredmény kiváló újítások:
  • 7:11 - 7:15
    a tranzisztor, a lézer,
    a műholdas hírközlés
  • 7:15 - 7:17
    és az internet létrehozása.
  • 7:18 - 7:22
    Célunk a fehérjetervezés
    Bell Labjának létrehozása.
  • 7:22 - 7:26
    Oda szeretnénk vonzani
    a világ tehetséges kutatóit,
  • 7:26 - 7:29
    hogy fölgyorsítsuk
    a fehérjetervezés forradalmát.
  • 7:29 - 7:33
    Öt nagy feladatra összpontosítunk.
  • 7:34 - 7:40
    Az első: az összes influenza-vírustörzsből
    kinyerni a fehérjét,
  • 7:40 - 7:41
    és a korábban bemutatott,
  • 7:41 - 7:45
    megtervezett fehérjerészecskékre
    telepíteni őket.
  • 7:45 - 7:48
    Célunk az univerzális influenza-oltóanyag,
  • 7:48 - 7:52
    egy oltással életre szóló védettséget
    nyújtani az influenza ellen.
  • 7:53 - 7:55
    A tervezés lehetősége...
  • 7:55 - 7:56
    (Taps)
  • 8:00 - 8:03
    Új oltóanyagok számítógépes
    tervezésének lehetősége
  • 8:03 - 8:09
    mind a természetes influenza-járványok,
  • 8:09 - 8:12
    mind a szándékos bioterrorista tettek
    elleni védelem miatt is fontos.
  • 8:13 - 8:15
    Másodszor: jócskán túl leszünk
  • 8:15 - 8:18
    a természet által húszra
    korlátozott aminosav-ábécén,
  • 8:18 - 8:21
    s így ezernyi aminosav ábécéjét alkalmazva
  • 8:21 - 8:26
    új gyógymódokat tervezhetünk több kór,
    pl. a krónikus fájdalom ellen.
  • 8:27 - 8:30
    Három: fejlett hordozókat hozunk létre,
  • 8:30 - 8:35
    amelyek a meglévő gyógyszereket pont oda
    szállítják, ahol szervezetünknek kellenek.
  • 8:35 - 8:38
    Pl. a kemoterápiát a daganathoz
  • 8:38 - 8:42
    vagy a génterápiát
    a génjavítást igénylő szövethez.
  • 8:43 - 8:50
    Negyedszer: okos gyógyászatot tervezünk,
    amely a testben végezhet számításokat,
  • 8:50 - 8:52
    és túltesz a mai gyógyszereken,
  • 8:52 - 8:54
    amelyek igencsak durva eszközök.
  • 8:54 - 8:58
    Pl. célba vehetjük az immunsejtek
    szűk alcsoportját,
  • 8:58 - 9:01
    melyek az autoimmun kórokat okozzák,
  • 9:01 - 9:04
    és különbséget tehetünk köztük
    és az egészséges immunsejtek között.
  • 9:05 - 9:08
    Végül, ihletet merítve egyes
    figyelemre méltó biológiai anyagokból,
  • 9:08 - 9:13
    pl. selyemből, tengeri kagylóból,
    fogból és másokból,
  • 9:13 - 9:16
    új, fehérje alapú anyagokat tervezünk,
  • 9:16 - 9:21
    hogy energia- és ökológiai
    kérdéseket oldhassunk meg.
  • 9:22 - 9:24
    Ennek érdekében fejlesztjük intézetünket.
  • 9:25 - 9:30
    Energikus, tehetséges és sokoldalú
    kutatókat szeretnénk odacsábítani
  • 9:30 - 9:33
    az egész világról, pályafutásuk
    bármely szakaszából,
  • 9:33 - 9:35
    hogy lépjenek be hozzánk.
  • 9:35 - 9:39
    A fehérjetervezési forradalomban
    a Foldit nevű internetes
  • 9:39 - 9:42
    hajtogatási és tervezési játékon
    keresztül is részt vehetnek.
  • 9:43 - 9:47
    A Rosetta@home nevű elosztott
    számítási projekten keresztül
  • 9:47 - 9:51
    laptopjukkal vagy Android típusú
    okostelefonjukkal kapcsolódhatnak be.
  • 9:53 - 9:57
    A világ jobbá tétele fehérjetervezésen
    keresztül az életművem.
  • 9:57 - 9:59
    Lázba hoz, amit együtt elérhetünk.
  • 10:00 - 10:01
    Remélem, velünk fognak tartani.
  • 10:01 - 10:02
    Köszönöm.
  • 10:02 - 10:04
    (Taps) (Ujjongás)
Title:
Öt feladat, amelyet új fehérjék tervezésével oldhatunk meg
Speaker:
David Baker
Description:

A fehérjék figyelemre méltó molekuláris gépek: megemésztik táplálékunkat, idegsejtjeinket tüzelik, táplálják immunrendszerünket és így tovább. Mi lenne, ha új fehérjéket tervezhetnénk, melyek funkciójával sosem találkoztunk a természetben? Vessünk egy pillantást a jövőbe! David Baker ismerteti, hogy a Fehérjetervező Intézetének munkatársai miként hoznak létre teljesen új fehérjéket a semmiből, és rávilágít, mi módon képesek megbirkózni az emberiség előtt álló öt nehéz feladattal. (Ez a nagyszabású terv része a Merész Projekt nevű TED kezdeményezésnek, amelynek célja globális változás ösztönzése és finanszírozása.)
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
10:24

Hungarian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.