Лауреатами Нобелевской премии по химии 2017 года стали создатели метода детальной визуализации биологических молекул в растворе швейцарец Жак Дюбоше, американец Йоахим Франк и англичанин Ричард Хендерсон.
Королевская Шведская академия наук (Royal Swedish Academy of Sciences) присудила Нобелевскую премию по химии этого года швейцарцу Жаку Дюбоше (Jacques Dubochet), американцу Йоахиму Франку (Joachim Frank) и англичанину Ричарду Хендерсону (Richard Henderson) “за создание криоэлектронной микроскопии для определения с высоким разрешением структуры биомолекул в растворе”. По образному сравнению представлявшего достижение лауреатов на пресс-конференции члена комитета, профессора Питера Бжезинского (Peter Brzezinski), увидеть отдельные биологические молекулы в растворе — это все равно что разглядеть с Земли человека на Луне.
Разработанная лауреатами криоэлектронная микроскопия предполагает и особый метод заморозки объектов исследования, биологических молекул, обычно существующих в водных растворах. Использование предложенного ими метода визуализации, который, помимо особых условий заморозки, требует и специальных компьютерных программ, позволяет получить фундаментальные представления о химии процессов в живых организмах, а также имеет важное значение при создании современных лекарственных препаратов.
Раньше считалось, что электронная микроскопия годится для визуализации только неживых объектов, потому что мощный электронный пучок в условиях вакуума камеры электронного микроскопа разрушает биологический материал. Однако в 1990 году Ричарду Хендерсону, работающему в кембриджской Лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям (MRC Laboratory of Molecular Biology) в Великобритании, удалось с помощью электронного микроскопа получить трехмерное изображение белка с атомным разрешением. Этот прорыв состоялся, в частности, благодаря тому, что десятилетием ранее Йоахим Франк в Колумбийском университете (Columbia University) в Нью-Йорке создал метод обработки изображений, позволяющий анализировать расплывчатые двумерные электронно-микроскопические изображения и объединять их в четкие трехмерные изображения структур.
Жак Дюбоше из Университета Лозанны (University of Lausanne) добавил в электронную микроскопию воды. В начале 1980-х Дюбоше добился витрификации воды, приведения ее в стеклообразное состояние быстрым понижением температуры в жидком азоте, в результате чего вода затвердевает вокруг биологического образца, и это сохраняет его естественную форму даже в вакууме. Без воды биомолекулы в электронном микроскопе сплющиваются.
Криоэлектронная микроскопия сейчас бурно развивается, и с ее помощью можно изучать не только структурные детали отдельных молекул, но и их взаимодействие.
Марина Астрова
Нет комментариев