Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymali w tym roku Jacques Dubochet ze Szwajcarii, Joachim Frank z Niemiec i Richard Henderson z Wielkiej Brytanii. Wyróżniono ich za opracowanie metody mikroskopii krio-elektronowej wysokiej rozdzielczości do badań struktury cząstek biologicznych w roztworach. To pozwoliło na obserwację procesów biologicznych w sposób, który wcześniej nie był możliwy, i wprowadziło biochemię w zupełnie nową erę odkryć.
Jeden obraz wart więcej niż tysiąc słów - mówi chińskie przysłowie. Prace tegorocznych noblistów pomogły uzyskać obrazy, które pozwoliły znakomicie przyspieszyć proces badań podstawowych mechanizmów życiowych. Odkrycia naukowe często zależą od zdolności do zobrazowania obiektów niewidocznych dla ludzkiego oka. Biochemia długo jednak borykała się z problemem niezdolności do obrazowania większości cząsteczek należących do "maszynerii życia". Stworzenie mikroskopii krio-elektronowej pozwoliło te problemy przezwyciężyć.
BREAKING NEWS The 2017 #NobelPrize in Chemistry is awarded to Jacques Dubochet, Joachim Frank & Richard Henderson. pic.twitter.com/RUZSnArJHO
NobelPrize4 padziernika 2017
Badacze potrafią zamrozić teraz biocząsteczki w naturalnym środowisku i obserwować procesy, których wcześniej nie byli w stanie zobaczyć. To znacznie przyspieszyło badania biochemiczne, kluczowe choćby w przemyśle farmaceutycznym.
Stosowana w mikroskopii elektronowej silna wiązka elektronów niszczy materiał biologiczny. Dlatego długo uważano, że badania z wykorzystaniem tej metody można prowadzić tylko na materiale martwym. Przełom nastąpił w 1990 roku, kiedy Richard Henderson po raz pierwszy wykorzystał mikroskop elektronowy do stworzenia trójwymiarowego obrazu białka z rozdzielczością na poziomie atomów. To pokazało, że ta technologia ma takie możliwości.
Watch the very moment the 2017 #NobelPrize in Chemistry is announced! pic.twitter.com/xwoThkOpn8
NobelPrize4 padziernika 2017
Jej praktyczne wykorzystanie było możliwe dzięki pracom Joachima Franka, który w latach 1975-1986 stworzył metodę opracowania obrazów, która w uproszczeniu pozwalała analizować i łączyć dwuwymiarowe, rozmazane obrazy w taki sposób, że powstawały obrazy trójwymiarowe i ostre.
Jacques Dubochet znalazł sposób, w jaki można do mikroskopii elektronowej dodać... wodę. Oczywiście ciekła woda w warunkach próżni mikroskopu elektronowego natychmiast odparowuje. To sprawia, że zawieszone w niej cząsteczki zapadają się i tracą naturalny kształt. Na początku lat 80. Dubochet znalazł sposób zeszklenia wody, schładzał ją tak szybko, że zestalała się zachowując formę zawieszonych w niej cząsteczek. To sprawiało, że nawet w próżni można było badać cząsteczki w ich naturalnej postaci.
Cryo-EM makes it possible to portray biomolecules after freezing them very fast (vitrification method) so its natural shape is preserved. pic.twitter.com/SXgeAVUk24
NobelPrize4 padziernika 2017
Wszystkie te odkrycia pozwoliły wprowadzić mikroskopię elektronową na nowy, nieosiągalny wcześniej poziom. W 2013 roku udało się skonstruować aparaturę o pożądanej atomowej rozdzielczości i trójwymiarowe obrazowanie biocząsteczek stało się codziennością. Jak podkreśla Komitet Noblowski, literatura naukowa wzbogaciła się o piękne obrazy cząstek "od białek wywołujących odporność na antybiotyki, po powierzchnię wirusa Zika". Biochemia stanęła w obliczu nowych możliwości i bez wątpienia czeka ją okres gwałtownego rozwoju.
(mpw)