Шведская королевская академия наук приняла решение присудить Нобелевскую премию по химии за 2017 год: Жаку Дюбоше, Лозаннский университет, Швейцария; Иоахим Франк, Колумбийский университет, Нью-Йорк, США; и Ричард Хендерсон, Лаборатория молекулярной биологии MRC, Кембридж, Великобритания, «за разработку криоэлектронной микроскопии для определения структуры биомолекул в растворе с высоким разрешением».
Крутая технология микроскопа революционизирует биохимию
Возможно, вскоре у нас будут подробные изображения сложных механизмов жизни в атомарном разрешении. Нобелевская премия по химии 2017 года присуждена Жаку Дюбоше, Иоахиму Франку и Ричарду Хендерсону за разработку криоэлектронной микроскопии, которая упрощает и улучшает визуализацию биомолекул. Этот метод перенес биохимию в новую эру.
Картинка – ключ к пониманию. Научные прорывы часто основаны на успешной визуализации объектов, невидимых человеческому глазу. Однако биохимические карты долгое время были заполнены пробелами, потому что доступные технологии с трудом генерировали изображения большей части молекулярных механизмов жизни. Криоэлектронная микроскопия меняет все это. Теперь исследователи могут замораживать биомолекулы в процессе их движения и визуализировать процессы, которые они никогда раньше не видели, что имеет решающее значение как для базового понимания химии жизни, так и для разработки фармацевтических препаратов.
Долгое время считалось, что электронные микроскопы подходят только для визуализации мертвой материи, потому что мощный электронный луч разрушает биологический материал. Но в 1990 году Ричарду Хендерсону удалось с помощью электронного микроскопа создать трехмерное изображение белка с атомарным разрешением. Этот прорыв доказал потенциал технологии.
Иоахим Франк сделал технологию общеприменимой. Между 1975 и 1986 годами он разработал метод обработки изображений, в котором нечеткие двумерные изображения электронного микроскопа анализируются и объединяются, чтобы выявить четкую трехмерную структуру.
Жак Дюбоше добавил воду в электронную микроскопию. Жидкая вода испаряется в вакууме электронного микроскопа, что приводит к коллапсу биомолекул. В начале 1980-х годов Дюбоше удалось витрифицировать воду - он охладил воду так быстро, что она затвердела в жидкой форме вокруг биологического образца, позволив биомолекулам сохранять свою естественную форму даже в вакууме..
После этих открытий каждая гайка и болт электронного микроскопа были оптимизированы. Желаемое атомное разрешение было достигнуто в 2013 году, и теперь исследователи могут регулярно создавать трехмерные структуры биомолекул. За последние несколько лет научная литература была заполнена изображениями всего, от белков, вызывающих устойчивость к антибиотикам, до поверхности вируса Зика. Биохимия сейчас переживает бурное развитие и все готово к захватывающему будущему.