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2017诺贝尔化学奖得主揭晓

媒体:环球科学  作者:环球科学
专业号:愚人愚说 2017/10/5 7:42:37

2017年10月 4 日北京时间17点45分许,瑞士生物物理学家雅克·迪波什(Jacques Dubochet)、德裔生物物理学家约阿基姆·弗兰克(Joachim Frank)和苏格兰分子生物学家和生物物理学家理查德·亨德森(Richard Henderson)因研发冷冻电镜,简化了生物细胞的成像过程、提高了成像质量,荣获 2017 年诺贝尔化学奖。

瑞士生物物理学家雅克·迪波什(Jacques Dubochet)

德裔生物物理学家约阿基姆·弗兰克(Joachim Frank)

苏格兰分子生物学家和生物物理学家理查德·亨德森(Richard Henderson)

雅克·迪波什(Jacques Dubochet)

Jacques Dubochet, 1942年生于瑞士,1973年博士毕业于日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学,瑞士洛桑大学生物物理学荣誉教授。Dubochet 博士领导的小组开发出真正成熟可用的快速投入冷冻制样技术制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品,随着冷台技术的开发,冷冻电镜技术正式推广开来。

约阿基姆·弗兰克(Joachim Frank)

德裔生物物理学家,现为哥伦比亚大学教授。他因发明单粒子冷冻电镜(cryo-electron microscopy)而闻名,此外他对细菌和真核生物的核糖体结构和功能研究做出重要贡献。弗兰克2006年入选为美国艺术与科学、美国国家科学院两院院士。2014年获得本杰明·富兰克林生命科学奖。

理查德·亨德森(Richard Henderson)

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。

理查德·亨德森、约阿基姆·弗兰克和雅克·迪波什在研发冷冻电镜上做出的贡献不仅简化了生物细胞的成像过程,也提高了成像质量,将生物化学带向了一个新的纪元。

人类对复杂事务的理解往往建立在对其图像的了解之上,在冷冻电镜技术问世之前,可用的技术很难帮助研究者获得生命体内分子零件的图像。现在,研究者可以将正在活动的生物分子冷冻起来,将从前无法看到的生命过程视象化,这对理解生命的化学原理及研发药物都至关重要。

从前,人们认为电子显微成像技术只适用于对无生命的物质进行拍照,因为强大的电子束会破坏生物体中的生命物质,但在1990年,理查德·亨德森成功应用电子显微镜拍摄到了一张原子级分辨率的蛋白图像;而约阿基姆·弗兰克在1975年到1986年间开发出了一种图像处理技术,可以将电子显微镜模糊的二维图像转化成清晰的三维结构图像。

雅克·迪波什则解决了电子显微镜技术中水的问题,液态水可以在电子显微镜的真空管中蒸发,从而破坏生物分子,在1980年代早期,迪波什成功将水玻璃态化,他将水快速冷却,保护了生物分子在电子显微镜成像过程中的自然形态。

三位科学家的研究发现奠定了冷冻电镜技术发展的坚实基础,2013年,研究者终于获得了理想的原子级别成像。现在,他们可以采用常规的流程制作生物化学分子的三维图像,在过去的几年中,我们已经获得了各种重要蛋白的三维结构图像,生物化学正在享受其井喷式的发展,前景十分光明。

摘自环球科学ScientificAmerican

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