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2017年諾貝爾化學獎揭曉


S北京時間月日下午點分,年諾貝爾化學獎揭曉,瑞士、美國和英國三位科學家JD,JF和RH獲獎,獲獎理由是「研發出冷凍電鏡,用於溶液中生物分子結構的高解析度測定」。三人將均分萬瑞典克朗獎金。...

- 2017年10月06日19時26分
- 科學文摘 / Science

Science

北京時間10月4日下午5點45分,2017年諾貝爾化學獎揭曉,瑞士、美國和英國三位科學家Jacques Dubochet,Joachim Frank和Richard Henderson獲獎,獲獎理由是「研發出冷凍電鏡,用於溶液中生物分子結構的高解析度測定」。三人將均分900萬瑞典克朗獎金。

Jacques Dubochet

Jacques Dubochet,1942年出生於瑞士艾格勒。1973年從瑞士日內瓦大學和瑞士巴塞爾大學獲得博士學位。現為瑞士洛桑大學名譽生物物理學教授。

Joachim Frank

Joachim Frank,1940年出生於德國錫根。1970年從德國慕尼黑工業大學獲得博士學位。現為美國哥倫比亞大學生物化學與分子生物物理學及生物科學教授。

Richard Henderson

Richard Henderson,1945年出生於蘇格蘭愛丁堡。1969年從英國劍橋大學獲得博士學位。現為英國MRC分子生物學實驗室項目主任。

冷卻顯微技術帶來生物化學領域的革新

我們也許很快就能看到複雜生命系統的原子級解析度圖像了。2017年的諾貝爾化學獎被授予Jacques Dubochet, Joachim Frank和Richard Henderson,以表彰他們為研發冷凍電子顯微技術作出的貢獻,這項技術簡化並改進了生物分子成像的發展,將生物化學帶入一個新時代。

圖像是我們理解一切事物的關鍵所在。將那些人眼不可見的物體成功地可視化,通常是科研產生突破的基礎。但是,生物化學領域的成像技術在過去很長一段時間內是一片空白,原因在於,已有技術很難對生命的分子機制進行太多圖像化描述。是冷凍電子顯微技術改變了這一切。現在,研究人員可以將活的生物分子進行冷凍,並將那些以前無法看見的生物變化過程實現可視化——這對我們從化學角度了解生命以及研發藥物帶來決定性的影響。

長久以來,人們認為電子顯微鏡只能用於觀察死去的生物,因為電子顯微鏡的電子束會殺死活體。直到1990年,Richard Henderson成功地利用一台電子顯微鏡生成了一種蛋白質的3D圖像,圖像解析度達到原子水平。這次突破奠定了冷凍電子顯微技術發展的基礎。

Joachim Frank則讓該項技術獲得廣泛應用。在1975至1986年間,他開發出一種圖像處理技術,能夠分析電子顯微鏡生成的模糊2D圖像,並將其合併,最終生成清晰的3D結構。

Jacques Dubochet則將水這種物質引入電子顯微鏡中。液態水在電子顯微鏡的真空管里蒸發,從而使得生物分子瓦解。在上世紀80年代早期,Dubochet成功實現水的玻璃化——迅速將水冷卻,讓其先以液體狀態將生物樣本包裹,之後立刻變成固體,從而使得生物分子在真空管中仍能保持其自然形態。

有了他們三人的研究成果為基礎,電子顯微技術全方位的發展充滿了希望。2013年,電子顯微鏡的解析度達到原子級別,現在,研究人員很輕鬆就能獲得生物分子的3D結構。在過去數年裡,學術論文里隨處可見各種物質的高清圖像,從具有抗藥性的蛋白,到寨卡病毒的外觀。如今,生物化學正經歷爆炸性發展,準備好了迎接那激動人心的未來。

來源:科學網

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