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2017諾貝爾化學獎揭曉:三位生物物理學家因冷凍電鏡技術獲獎

2017 年 10 月 4 日北京時間 17 點 45 分許,瑞士生物物理學家雅克·迪波什(Jacques Dubochet)、德裔生物物理學家約阿基姆·弗蘭克(Joachim Frank)和蘇格蘭分子生物學家和生物物理學家理查德·亨德森(Richard Henderson)因研發冷凍電鏡,簡化了生物細胞的成像過程、提高了成像質量,榮獲 2017 年諾貝爾化學獎。

瑞士生物物理學家雅克·迪波什(Jacques Dubochet)

德裔生物物理學家約阿基姆·弗蘭克(Joachim Frank)

蘇格蘭分子生物學家和生物物理學家理查德·亨德森(Richard Henderson)

雅克·迪波什(Jacques Dubochet)

Jacques Dubochet, 1942年生於瑞士,1973年博士畢業於日內瓦大學和瑞士巴塞爾大學,瑞士洛桑大學生物物理學榮譽教授。Dubochet 博士領導的小組開發出真正成熟可用的快速投入冷凍制樣技術製作不形成冰晶體的玻璃態冰包埋樣品,隨著冷台技術的開發,冷凍電鏡技術正式推廣開來。

約阿基姆·弗蘭克(Joachim Frank)

德裔生物物理學家,現為哥倫比亞大學教授。他因發明單粒子冷凍電鏡(cryo-electron microscopy)而聞名,此外他對細菌和真核生物的核糖體結構和功能研究做出重要貢獻。弗蘭克2006年入選為美國藝術與科學、美國國家科學院兩院院士。2014年獲得本傑明·富蘭克林生命科學獎。

理查德·亨德森(Richard Henderson)

蘇格蘭分子生物學家和生物物理學家,他是電子顯微鏡領域的開創者之一。1975年,他與Nigel Unwin通過電子顯微鏡研究膜蛋白、細菌視紫紅質,並由此揭示出膜蛋白具有良好的機構,可以發生α-螺旋。近年來,亨德森將注意力集中在單粒子電子顯微鏡上,即用冷凍電鏡確定蛋白質的原子解析度模型。

理查德·亨德森、約阿基姆·弗蘭克和雅克·迪波什在研發冷凍電鏡上做出的貢獻不僅簡化了生物細胞的成像過程,也提高了成像質量,將生物化學帶向了一個新的紀元。

人類對複雜事務的理解往往建立在對其圖像的了解之上,在冷凍電鏡技術問世之前,可用的技術很難幫助研究者獲得生命體內分子零件的圖像。現在,研究者可以將正在活動的生物分子冷凍起來,將從前無法看到的生命過程視象化,這對理解生命的化學原理及研發藥物都至關重要。

從前,人們認為電子顯微成像技術只適用於對無生命的物質進行拍照,因為強大的電子束會破壞生物體中的生命物質,但在1990年,理查德·亨德森成功應用電子顯微鏡拍攝到了一張原子級解析度的蛋白圖像;而約阿基姆·弗蘭克在1975年到1986年間開發出了一種圖像處理技術,可以將電子顯微鏡模糊的二維圖像轉化成清晰的三維結構圖像。

雅克·迪波什則解決了電子顯微鏡技術中水的問題,液態水可以在電子顯微鏡的真空管中蒸發,從而破壞生物分子,在1980年代早期,迪波什成功將水玻璃態化,他將水快速冷卻,保護了生物分子在電子顯微鏡成像過程中的自然形態。

三位科學家的研究發現奠定了冷凍電鏡技術發展的堅實基礎,2013年,研究者終於獲得了理想的原子級別成像。現在,他們可以採用常規的流程製作生物化學分子的三維圖像,在過去的幾年中,我們已經獲得了各種重要蛋白的三維結構圖像,生物化學正在享受其井噴式的發展,前景十分光明。

END


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