Tre forskere vinder Nobelprisen i kemi for udviklingen inden for elektronmikroskopi

En revolutionerende teknik kaldet kryo-elektronmikroskopi, som har set nærmere på Zika -viruset og et Alzheimers enzym, tjente forskere Jacques Dubochet, Joachim Frank og Richard Henderson Nobels kemipris onsdag.

Takket være det internationale teams "cool metode", som bruger elektronstråler til at undersøge cellens mindste strukturer, "forskere kan nu fastfryse biomolekyler midt i bevægelsen og visualisere processer, de aldrig før har set, "sagde Nobels kemiudvalg.

Dette har været "afgørende for både den grundlæggende forståelse af livets kemi og for udviklingen af ​​lægemidler, "tilføjede det.

Den ultrafølsomme billeddannelsesmetode gør det muligt at flashfryse molekyler og studere i deres naturlige form, uden behov for farvestoffer.

Det har afsløret aldrig-før-set detaljer om de bittesmå proteinmaskiner, der kører alle celler.

"Da forskere begyndte at mistanke om, at Zika-virussen forårsagede epidemien af ​​hjerneskadede nyfødte i Brasilien, de vendte sig til cryo-EM (elektronmikroskopi) for at visualisere virussen, "sagde udvalget.

Åben, en 77-årig tyskfødt amerikaner, blev vækket fra sin søvn, da komiteen annoncerede prisen i Stockholm.

"Der er så mange andre opdagelser hver dag, Jeg var på en måde målløs, "sagde Frank, en professor i biokemi ved Columbia University i New York. "Det er vidunderlige nyheder."

I første halvdel af det 20. århundrede, biomolekyler - proteiner, DNA og RNA - var terra incognita på kortet over biokemi.

Fordi den kraftige elektronstråle ødelægger biologisk materiale, elektronmikroskoper blev længe antaget at være nyttige kun til at studere dødt stof.

Tefest

Men Henderson, en 72-årig brit, brugte et elektronmikroskop i 1990 til at generere et tredimensionelt billede af et protein ved atomopløsning, en banebrydende opdagelse, der beviste teknologiens potentiale.

Frank gjorde det derefter meget anvendeligt ved at udvikle en metode mellem 1975 og 1986 til at omdanne elektronmikroskopets fuzzy todimensionelle billeder til skarpe, 3D kompositter.

Schweizisk national Dubochet, tilsat vand.

Nu 75, han opdagede i 1980'erne, hvordan man afkøler vand så hurtigt, at det størkner i flydende form omkring en biologisk prøve, tillader molekylerne at bevare deres naturlige form.

Elektronmikroskopets hver møtrik og bolt er blevet optimeret siden disse opdagelser.

Den nødvendige atomopløsning blev nået i 2013, og forskere "kan nu rutinemæssigt producere tredimensionelle strukturer af biomolekyler, "ifølge Nobelkomiteen.

"En videnskabelig pris er en tvetydig ting, det fremhæver et individ, når vi skal fremhæve en kollektiv indsats, men jeg er ikke alene, "Dubochet fortalte på en pressekonference i Lausanne efter tildelingen af ​​prisen.

Den ærede biofysikprofessor blev kendt ikke kun for sin ydmyghed, men også hans humor.

På sit cv, Dubochet bemærker, at han blev "undfanget af optimistiske forældre" i 1941, og quips, at lider af ordblindhed tillod ham at være "dårlig til alt".

Trioen vil dele præmiesummen på ni millioner svenske kroner (omkring $ 1,1 millioner eller 943, 100 euro).

"Normalt ville jeg gøre, hvis jeg var i Cambridge, vi vil have en fest omkring te-tid i laboratoriet, men jeg forventer, at vi holder det i morgen, sagde Henderson, der arbejder på MRC Laboratory of Molecular Biology.

'Opløsningsrevolution'

Meddelelsen blev rost af det videnskabelige samfund og observatører rundt om i verden.

John Savill, professor og administrerende direktør ved det britiske statsfinansierede Medical Research Council, elektronmikroskopi har gjort det muligt for forskere at undersøge sygdomsmolekyler tæt på.

Det blev brugt, for eksempel, at udarbejde en detaljeret identikit af et enzym impliceret i Alzheimers.

"At bestemme strukturen af ​​proteiner hos mennesker er afgørende for at forstå, hvordan de interagerer i kroppen og udvikle bedre lægemidler til sygdomme, "Sagde Savill i en erklæring.

Dave Stuart, professor i strukturbiologi ved Oxford University, beskrev teknikken som en "resolutionsrevolution", der har gjort det muligt for forskere "at se i detaljer i livets strukturer".

Det kan også bruges til at undersøge proteiner, der kickstarter immunsystemets angreb på indtrængende vira.

For John Hardy, en neurovidenskabelig professor ved University College London, kryo-elektronmikroskopi "åbner muligheden for rationelt lægemiddeldesign".

"Og som biolog, Jeg kan sige, at billederne er smukke, " han tilføjede.

Nobel litteraturpris annonceres torsdag kl. 1100 GMT.

***

Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi har besluttet at tildele Nobelprisen i kemi 2017 til

Jacques Dubochet, University of Lausanne, Schweiz

Joachim Frank, Columbia University, New York, USA

og

Richard Henderson, MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, Storbritannien

"til udvikling af kryo-elektronmikroskopi til højopløsningsstrukturbestemmelse af biomolekyler i opløsning"

Sej mikroskopteknologi revolutionerer biokemien

Vi kan snart få detaljerede billeder af livets komplekse maskiner i atomopløsning. Nobelprisen i kemi 2017 tildeles Jacques Dubochet, Joachim Frank og Richard Henderson til udvikling af kryo-elektronmikroskopi, som både forenkler og forbedrer billeddannelsen af ​​biomolekyler. Denne metode har flyttet biokemi ind i en ny æra.

Et billede er en nøgle til forståelse. Videnskabelige gennembrud bygger ofte på en vellykket visualisering af objekter, der er usynlige for det menneskelige øje. Imidlertid, biokemiske kort har længe været fyldt med tomme rum, fordi den tilgængelige teknologi har haft svært ved at generere billeder af meget af livets molekylære maskineri. Cryo-elektronmikroskopi ændrer alt dette. Forskere kan nu fastfryse biomolekyler midt i bevægelsen og visualisere processer, de aldrig før har set, hvilket er afgørende for både den grundlæggende forståelse af livets kemi og for udviklingen af ​​lægemidler.

Elektronmikroskoper antages længe kun at være egnede til billeddannelse af dødt stof, fordi den kraftige elektronstråle ødelægger biologisk materiale. Men i 1990, Det lykkedes Richard Henderson at bruge et elektronmikroskop til at generere et tredimensionelt billede af et protein ved atomopløsning. Dette gennembrud beviste teknologiens potentiale.

Joachim Frank gjorde teknologien generelt anvendelig. Mellem 1975 og 1986 udviklede han en billedbehandlingsmetode, hvor elektronmikroskopets fuzzy todimensionale billeder analyseres og flettes for at afsløre en skarp tredimensionel struktur.

Jacques Dubochet tilføjede vand til elektronmikroskopi. Flydende vand fordamper i elektronmikroskopets vakuum, hvilket får biomolekylerne til at kollapse. I begyndelsen af ​​1980'erne, Dubochet lykkedes med at forglasning af vand - han afkølede vand så hurtigt, at det størknede i sin flydende form omkring en biologisk prøve, tillader biomolekylerne at bevare deres naturlige form, selv i et vakuum.

Efter disse opdagelser, elektronmikroskopets hver møtrik og bolt er blevet optimeret. Den ønskede atomopløsning blev nået i 2013, og forskere kan nu rutinemæssigt producere tredimensionelle strukturer af biomolekyler. I de seneste år, videnskabelig litteratur er blevet fyldt med billeder af alt fra proteiner, der forårsager antibiotikaresistens, til overfladen af ​​Zika -virussen. Biokemi står nu over for en eksplosiv udvikling og er klar til en spændende fremtid.

Seneste vindere af Nobel -kemiprisen

Her er en liste over Nobel Chemistry Prize -vindere i løbet af de sidste 10 år, herunder årets pris onsdag til tre forskere for udviklingen af ​​kryo-elektronmikroskopi:

2017:Jacques Dubochet (Schweiz), Joachim Frank (USA) og Richard Henderson (Storbritannien), til kryo-elektronmikroskopi, en metode til billeddannelse af små, frosne molekyler.

2016:Jean-Pierre Sauvage (Frankrig), Fraser Stoddart (Storbritannien) og Bernard Feringa (Holland) til udvikling af molekylære maskiner, verdens mindste maskiner.

2015:Tomas Lindahl (Sverige), Paul Modrich (USA) og Aziz Sancar (Tyrkiet-USA) for arbejde med, hvordan celler reparerer beskadiget DNA.

2014:Eric Betzig (USA), William Moerner (USA) og Stefan Hell (Tyskland) til udvikling af superhøj opløsning fluorescensmikroskopi.

2013:Martin Karplus (USA-Østrig), Michael Levitt (USA-Storbritannien) og Arieh Warshel (USA-Israel) til udarbejdelse af computermodeller til simulering af kemiske processer.

2012:Robert Lefkowitz (USA) og Brian Kobilka (USA) til undersøgelser af G-proteinkoblede celleceptorer.

2011:Daniel Shechtman (Israel) til opdagelse af kvasikrystaller.

2010:Richard Heck (USA) og Ei-ichi Negishi og Akira Suzuki (Japan) til arbejde med palladiumkatalyserede krydskoblinger i organisk syntese.

2009:Venkatraman Ramakrishnan og Thomas Steitz (USA), Ada Yonath (Israel) til undersøgelser af strukturen og funktionen af ​​ribosom molekylær maskine i celler.

2008:Osamu Shimomura (Japan), Martin Chalfie og Roger Tsien (USA) til opdagelse og udvikling af det grønne fluorescerende protein, GFP, bruges som sporstof i laboratorietest.

© 2017 Associated Press. Alle rettigheder forbeholdes.