Нобелевская премия по химии присуждена за очень холодный микроскоп

Нынешние лауреаты показали жизнь в подробностях.

Нобелевская премия 2017 года в области химии присуждена Жаку Дюбоше (Jacques Dubochet), Иокиму Франку (Joachim Frank) и Ричарду Хендерсону (Richard Henderson) за разработку криоэлектронной микроскопии высокого разрешения для определения структуры биомолекул в растворе.

Жак Дюбоше — швейцарец, трудится в Университете Лозанны (University of Lausanne, Switzerland); Иоким Франк — уроженец Германии, живущий в США, Колумбийский университет (Columbia University, New York, USA); Ричард Хендерсон — британский ученый из Кембриджа (MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK).

В пресс-релизе Нобелевского комитета подчеркнуто, что исследования лауреатов, продолжавшиеся в 70-е — 90-е годы прошлого века, обеспечили революционный прорыв в биологии, поскольку позволили впервые взглянуть на то, что прежде было совсем невидимым — на отдельные биологические молекулы и даже на составляющие их атомы.

По сути ученые модернизировали электронную микроскопию. Прежде электронные микроскопы считались пригодными для изучения неорганических соединений, поскольку пучки электронов разрушали биоматериал. Лауреаты приспособили его к наблюдению за объектами живой природы.

Разработка нобелевских лауреатов позволяет мгновенно замораживать биологические образцы в водяном растворе, сохраняя их естественную структуру, и изучать остановленные молекулы в удобном для наблюдения виде.

При быстром охлаждении жидкости под давлением происходит витрификация («стеклование»). Вещество в стеклообразном состоянии не имеет выраженной кристаллической решетки.

Таким образом, моментальная заморозка клетки не дает ее жидкому содержимому застыть в виде ледяных кристаллов, которые могли бы повредить клеточные структуры или помешать анализу изображения клетки.

Нобелевская премия по химии присуждена за мгновенную заморозку биообразцов

Атомные структуры полученной с помощью криоэлектронной микроскопии (слева): a) белкового комплекса, который регулирует циркадный ритм; b) датчика давления; c) вируса Зика | Фото: vox.com / Northwestern University / nobelprize.org

«Разработка важна как для общего понимания химических принципов жизни, так и для развития возможностей разработки лекарств», объясняется в пресс-релизе.

В итоге, с помощью электронного микроскопа стало возможным получать трехмерные изображения рассматриваемых живых объектов на микроскопическом уровне. К 2013 году разрешение метода стало феноменальным.

Появились изображения всевозможных молекулярных белков — например, тех, благодаря которым у бактерий появляется устойчивость к антибиотикам. Удалось «сфотографировать» даже вирусы — например, вирус Зика. Что сулит ближайшую победу над ним.

Нобелевская премия по химии 2017 присуждена за очень холодный микроскоп

Разрешающая способность микроскопов до 2013 года (слева) и после (справа) | Фото: nobelprize.org

Разрешение до их разработки выглядело так, как на картинке слева (смотреть выше), а так, как на картинке справа, — уже с использованием нового типа электронного детектора.

«Изображение — это ключ к пониманию. Научные прорывы часто основываются на успешной визуализации объектов, невидимых для человеческого глаза», — говорится в пресс-релизе Нобелевского комитета.

Председатель Нобелевского комитета по химии Сара Сногеруп Линсе (Sara Snogerup Linse) предрекла «революцию в биохимии», которую подготовило это открытие.

«Мы можем видеть структуру биомолекул в любом месте нашего организма, каждую каплю жидкостей нашего тела. Мы можем понять, как они устроены и как работают», — объяснила она.

Методы криоэлектронной микроскопии сыграли важную роль в работе нобелевских лауреатов прошлых лет. Например, такие исследования стали основой определения структуры рибосомы, за которое была вручена премия по химии 2009 года.


Накануне были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике, а днем ранее — по медицине. Нобелевскую премию по физике дали за обнаружение гравитационных волн детектором LIGO, ее получили американские ученые Райнер Вайс, Барри Бариш и Кип Торн.

А Нобелевская премия в области медицины и физиологии 2017 года досталась трем американским профессорам — Джеффри Холлу, Майклу Росбашу и Майклу Янгу — за изучение молекулярных механизмов, контролирующих циркадные ритмы живых существ.

5 октября объявят лауреата премии по литературе. Лауреата премии мира назовут 6 октября. Обладатель Премии по экономике памяти Нобеля, учрежденной Банком Швеции в 1968 году, определится 9 октября.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram, чтобы быть в курсе самых интересных событий.