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诺贝尔化学奖公布:3位科学家因冷冻电镜获奖

更新时间:2017-10-09 作者:SS 发表评论

10月4日消息,2017年诺贝尔奖“开奖周”正式拉开帷幕,10月4日,2017诺贝尔化学奖正式公布:2017年诺贝尔化学奖获得者Jacques Dubochet(瑞士), Joachim Frank(德国)和Richard Henderson(苏格兰) ,以表彰他们发明冷冻电镜,利用冷冻电子显微镜技术以进行生物分子的高分辨率结构测定的巨大贡献。

三位获奖科学家简介:

Jacques Dubochet

雅克·杜邦内特,于1942年生于瑞士埃格勒。1973年获得瑞士日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学博士学位。杜邦内特还是瑞士洛桑大学的生物物理学名誉教授。

Joachim Frank

约阿希姆·弗兰克,于1940年生于德国锡根。1970年获德国慕尼黑工业大学博士学位。弗兰克还是哥伦比亚大学的生物科学和分子生物物理学教授

Richard Henderson

理查德·亨德森,于1945年生于苏格兰爱丁堡。1969年获得剑桥大学博士学位。亨德森还是剑桥大学的英国医学研究理事会分子生物学实验室的负责人。

苏格兰分子生物学家和生物物理学家,他是电子显微镜领域的开创者之一。1975年,他与Nigel Unwin通过电子显微镜研究膜蛋白、细菌视紫红质,并由此揭示出膜蛋白具有良好的机构,可以发生α-螺旋。近年来,亨德森将注意力集中在单粒子电子显微镜上,即用冷冻电镜确定蛋白质的原子分辨率模型。

以下为本次科研的详细介绍:

我们可能很快就会获取生命复杂构造在原子级分辨率的细节图,这要多亏冷冻电子显微镜技术的帮助,这种技术简化并改善了生物分子成像的质量。这种方法将生物化学带入了一个新时代。

图片成像的效果是理解化学、取得科研成果的关键一步。科学上的许多突破往往都是是建立在微观分子的成功观测之上,我们的肉眼虽然有限,但显微技术帮了大忙。然而,长期以来,生物化学成像领域一直充斥着空白,因为现有的技术很难对诸多生命分子机械的图像进行较好地呈现。冷冻电子显微技术改变了这一切!研究人员现在能够观测到生物分子运动期间的一个时间点以及生物分子视觉化的过程,而此前他们一直未能实现这一点。而这一点的实现对生命化学的基本理解和药物开发都具有决定性意义。

长期以来,电子显微镜技术被认为只适合于观测无机物质,因为强大的电子束会破坏被观测的生物试样。但是到了1990年,理查德·亨德森成功利用了一台电子显微镜生成了一种蛋白质在原子级分辨率上的三维成像。这项突破证明了我们的技术的巨大潜能。

约阿希姆·弗兰克使这项技术得到普遍适用。在1775至1986年间,弗兰克开发了一种图像处理方法。这种方法能将电子显微镜生成的模糊二维图像进行分析和融合,从而产生出较为锐化的三维结构图。

雅克·杜邦内特往电子显微镜内相关装置内加了些水,然后液态水在电子显微镜的真空装置中蒸发,这样一来就造成了生物分子多少受到了影响,比如受到折拢或“塌陷”。在上世纪80年代早期,杜邦内特成功将水进行了玻璃化。杜邦内特迅速将水冷却,然后这些水就在样本的周围凝固。如此一来即使在真空装置中,生物分子的自然形态仍能保持不变。

根据之前的这些研究发现,电子显微镜的每一个螺母及螺栓都进行了优化。在2013年,他们获得了理想的原子级分辨率效果。现在,研究人员可以很轻松地生成出生物分子的三维结构。自过去的几年里,抗生素耐药性的蛋白质的成像、寨卡病毒表面的成像等等原子级分辨率的成像将为我们了解并解决生命科学及药物发展起到莫大作用。生物化学现在蓬勃发展,而且近年来取得的成就会为我们呈现激动人心的未来。

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