Technológia chladného mikroskopu prináša revolúciu v biochémii

Kráľovská švédska akadémia vied sa rozhodla udeliť Nobelovu cenu za chémiu za rok 2017 pre Jacquesa Dubocheta Univerzita v Lausanne, Švajčiarsko

Joachima Franka Columbia University, New York, USA

a

Richarda Hendersona MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK

"za vývoj cryo-elektrónovej mikroskopie pre rozpoznávanie štruktúr s vysokým rozlíšením biomolekúl v roztoku"

Technológia chladného mikroskopu prináša revolúciu v biochémii

Môžno už čoskoro získame detailné zábery komplexnej mašinérie života v atómovom rozlíšení. Nobelovu cenu za chémiu za rok 2017 udelili Jacquesovi Dubochetovi, Joachimovi Frankovi a Richardovi Hendersonovi za vývoj kryoelektronickej mikroskopie, ktorá zjednodušuje a zlepšuje zobrazovanie biomolekúl. Táto metóda presunula biochémiu do novej éry.

Obrázok je kľúčom k pochopeniu. Vedecké objavy často stavajú na úspešnej vizualizácii objektov neviditeľných pre ľudské oko. Biochemické mapy sú však už dlho naplnené prázdnymi priestormi, pretože dostupná technológia má ťažkosti s vytváraním obrazov veľkej časti živých molekulárnych strojov. Kryo-elektrónová mikroskopia to všetko mení. Výskumníci teraz môžu zmraziť biomolekuly v polovici pohybu a vizualizovať procesy, ktoré nikdy predtým nevideli, čo je rozhodujúce pre základné pochopenie chémie života, ako aj pre vývoj farmaceutických prípravkov.

Elektronové mikroskopy sa dlho považovali za vhodné iba na zobrazovanie mŕtveho materiálu, pretože silný elektrónový lúč ničí biologický materiál. Ale v roku 1990 sa Richardovi Hendersonovi podarilo použiť elektrónový mikroskop na vytvorenie trojrozmerného obrazu proteínu pri atómovom rozlíšení. Tento prelom ukázal potenciál technológie.

Joachim Frank urobil všeobecne použiteľnú technológiu. V rokoch 1975 až 1986 vyvinul metódu spracovania obrazu, v ktorej sú rozmazané dvojrozmerné obrazy elektrónového mikroskopu analyzované a zlúčené, aby odhalili ostrú trojrozmernú štruktúru.

Jacques Dubochet pridal vodu k elektrónovej mikroskopii. Tekutá voda sa odparuje vo vákuu elektrónového mikroskopu, čo spôsobuje zrútenie biomolekúl. Začiatkom osemdesiatych rokov minulého storočia sa Dubochetovi podarilo "zosklovitieť" vodu - tak rýchlo ochladil vodu, že sa zhromaždila s stuhla v kvapalnej forme okolo biologickej vzorky, čo umožnilo biomolekulám zachovať svoj prirodzený tvar aj vo vákuu.

Po týchto objavoch boli všetky matice a skrutky elektrónového mikroskopu optimalizované. Požadované atómové rozlíšenie bolo dosiahnuté v roku 2013 a výskumníci teraz môžu rutinne produkovať trojrozmerné štruktúry biomolekúl. V posledných rokoch bola vedecká literatúra naplnená obrazmi všetkého od proteínov, ktoré spôsobujú rezistenciu voči antibiotikám po povrch vírusu Zika. Biochémia teraz zažíva explozívny vývoj a všetko je nastavené na vzrušujúcu budúcnosť.

Zdroj: www.nobelprize.org