Тема:

Нобелевская премия-2017 9 суток назад

Химия жизни против химии смерти: Нобель присудили за метод заморозки

Нобелевские лауреаты по химии 2017 года. Слева направо: Жак Дюбоше, Йоахим Франк, Ричард Хендерсон.
Иллюстрация с сайта nobelprize.org.

Нобелевская неделя продолжается. Сегодня были объвлены имена лауреатов Нобелевской премии по химии. Ими стали профессор Университета Лозанны Жак Дюбоше (Jacques Dubochet), Йоахим Франк (Joachim Frank) из Колумбийского университета и Ричард Хендерсон (Richard Henderson) из Кэмбриджа. Нобелевский комитет присудил им награду "за развитие методов криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул в растворе".

Метод криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) без преувеличения открыл новую эру в биохимии. Он позволяет исследовать образец в родной среде при криогенных температурах (то есть температуре, при которой азот находится в жидком состоянии).

В биохимии картинка – это ключ к пониманию природы объекта исследований. Многие научные прорывы совершаются именно благодаря улучшению методов визуализации, которые позволяют изучать объекты, невидимые для человеческого глаза.

На смену оптическим микроскопам пришли электронные, способные показать "предметы" ещё меньшего размера. Электронные микроскопы сегодня существенно упрощают жизнь учёным, но у этих инструментов есть большой недостаток: мощный электронный пучок разрушает биологический материал, и в итоге специалисты имеют дело лишь с мёртвыми образцами.

Эксперты постоянно ищут и создают всё новые способы, которые позволяют изучать живые существа, работающие органы или ткани. Так, в 1990 году Ричард Хендерсон впервые доказал, что электронный микроскоп при определённых условиях подходит для создания трёхмерного изображения белка с атомарным разрешением.

Позднее Йоахим Франк помог улучшить технологию и сделать её более доступной. С 1975 по 1986 год он работал над новым методом обработки изображений, который позволяет анализировать и объединять нечёткие двумерные изображения электронного микроскопа в единую трёхмерную структуру.

Жак Дюбоше тем временем изучал возможности визуализации биологического материала, который находится в воде. В вакуумной среде электронного микроскопа жидкая вода быстро испаряется, что приводит к разрушению биомолекул. Поэтому Дюбоше в 1980-х годах попробовал "остекловывать" воду – замораживать настолько быстро, чтобы она моментально затвердевала вокруг образца. При этом биомолекулы сохраняли естественную форму даже в вакууме.

Объединение и оптимизация этих технологий привели к созданию принципиально нового метода изучения живых образцов в замороженном растворе. Он и был назван криоэлектронной микроскопией.

В 2013 году разрешение крио-ЭМ было улучшено до атомарного, а в 2015 году учёным удалось получить карту бактериального фермента бета-галактозидазы с рекордным разрешением 0,22 нанометра.

Возможности, которые открывает новый метод визуализации, можно без преувеличения назвать безграничными. Крио-ЭМ помогает учёным в понимании химии жизни, а это широкое направление науки позволяет специалистам всего мира делать множество увлекательных открытий.

Изучение устойчивости к антибиотикам, борьба с вирусом Зика и другими патогенами, создание новых препаратов и методов лечения – это лишь некоторые из исследований, которые невозможно было бы провести без открытия Дюбоше, Франка и Хендерсона.

 

Напомним, что в прошлом году обладателями Нобелевской премии по химии стали Жан-Пьер Саваж, сэр Джеймс Фрейзер Стоддарт и Бернард Феринга "за проектирование и синтез молекулярных механизмов".

В понедельник были объявлены имена лауреатов премии по физиологии и медицине: ими стали Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг, которые открыли молекулярные механизмы, контролирующие внутренние часы.

День спустя Райнер Вайсс, Бэрри Бэриш и Кип Торн удостоились Нобелевской премии по физике за решающий вклад в открытие гравитационных волн.

Церемония награждения лауреатов традиционно пройдёт 10 декабря – в день кончины основателя Нобелевской премии, шведского предпринимателя и изобретателя Альфреда Нобеля.

Сегодня