Мы продолжаем наш ежегодный обзор результатов старейшей и наиболее важной международной награды за выдающиеся научные исследования — Нобелевской премии. По традиции обладателей премии объявляет Нобелевский комитет Королевской шведской академии наук в Стокгольме.

Все две недели мы будем следить за решениями Нобелевского комитета и публиковать комментарии наших авторов о лауреатах премии 2013 года и их вкладе в мировую науку. Следите за обновлениями!

химия

Обладателями Нобелевских премий по химии за 2013 год стали Мартин Карплюс, Майкл Левитт и Ари Уоршел за развитие моделей сложных химических систем.

polshakov

Владимир Польшаков

доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Центра магнитной томографии и спектроскопии факультета фундаментальной медицины МГУ им. Ломоносова

В химии много занимаются расчетными исследованиями. Исследователи, получившие премию 2013 года, в значительной степени теоретики, больше даже биофизики, потому что эти расчетные методы находятся на стыке биофизики, математики и химии. Майкл Левитт — один из основателей метода молекулярной динамики, он один из первых, кто реализовал это в формы, которые до сих пор широко используются. Мартин Карплус в своих работах, начиная с 70-х и 80-х годов, также внес значительный вклад в разработку подходов к молекулярно-динамическим расчетам. Он, например, является соавтором известной программы молекулярной динамики CHARMM. Однако хочется отметить и первые его работы 60-х годов, которые важны для спектроскопистов, занимающихся ядерным магнитным резонансом. Он автор знаменитого уравнения Карплуса, которое связывает константу спин-спинового взаимодействия двух ядер, расположенных друг от друга на расстоянии трех химических связей, и соответствующего диэдрального угла. Получается, что параметры ЯМР связаны с геометрией молекулы, что вносит важный вклад в расчет структуры молекулы. Уоршел очень много сделал в области квантово-механических расчетов, квантовой химии. У него много совместных работ с Майклом Левиттом. Они, в частности, создали расчетные подходы, позволяющие изучать механизмы ферментативных реакций. У этих авторов есть работы, посвященные расчету путей сворачивания белка и т. д. К чистой химии, как таковой, эти три исследователя имеют косвенное отношение. Они работают в области сложной химии, где изучаются белки и нуклеиновые кислоты, то есть крупные химические молекулы и их комплексы. Они разрабатывают методики определения структуры, динамики и функции этих молекул с помощью расчетных алгоритмов. Без развития их подходов было бы фактически невозможно развитие структурных методов, включая не только ЯМР, но и рентгеновскую кристаллографию, потому что после того, как рентгеновские кристаллографы получили первичные данные, они далее оптимизируют соответствующие структуры биомолекул расчетными методами.

Рекомендуем по этой теме:

Левитт, Карплус и Уоршел не первые, кто начал создание методов расчета биомолекул, но они внесли большой вклад в развитие этого направления. Их исследования позволяют понять строение и функционирование крупных биомолекул, из которых состоит все живое. Поэтому многие предыдущие нобелевские лауреаты, которые получали награды за определение, например, структуры рибосомы, делали уточнение рентгеновских структур изучаемых ими объектов с помощью методологии, которую разработали Карплуса, Левитт и Уоршел.

В значительной степени именно работами этих трех исследователей был создан новый инструмент, который раньше не рассматривался как экспериментальный. Расчетные методы симулирования поведения молекулярных систем — белков, нуклеиновых кислот, их комплексов и более сложных объектов, таких, например, как биомембраны, включающие в свой состав белки и другие молекулы, рассматриваются ныне как своего рода экспериментальный метод. Стало возможным предсказать поведение молекул во времени, как это все взаимодействует, функционирует.