科學也可以如此靠近

冷凍電鏡研發獲2017諾貝爾化學獎 曾獲化學獎的科學家還有sei


2017年10月04日00時 今日科學 科貓
科貓

北京時間10月4日下午5點45分,2017年諾貝爾化學獎揭曉,Jacques Dubochet, Joachim Frank和Richard Henderson獲獎,獲獎理由是「研發出冷凍電鏡,用於溶液中生物分子結構的高解析度測定」。

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年獲得班傑明·富蘭克林生命科學獎。

理察·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。

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。

諾貝爾化學獎是以瑞典著名化學家、硝化甘油炸藥發明人阿爾弗雷德•貝恩哈德•諾貝爾的部分遺產作為基金創立的5個獎項之一,從1901年至2016年,共頒發了108次,擁有175位獲獎者。由瑞典皇家科學院從1901年開始負責頒發。

以下為諾貝爾委員會官方新聞稿:

我們或許在不久的將來就能獲得生命複雜機制的原子級解析度的圖片了。這正是 2017 年的諾貝爾化學獎,授予 Jacques Dubochet, Joachim Frank 和 Richard

Henderson,因他們在冷凍電子顯微鏡方面的卓越貢獻,他們將冷凍電子顯微鏡技術簡化,並將其應用在生物分子成像方向。此種成像技術將生物化學領域推進了新時代。

眼見為實,成像技術是理解真相的關鍵。許多的重大科學進展都建立在經典的成像技術之上,它們能將那些我們肉眼不可見的物品真實呈現在科學家的眼前。然而,生物化學的研究之路卻困難重重,有很多研究至今都只是空白,因為少有有效的成像技術能適用於生物學中分子級別的機制。不過,冷凍電子顯微鏡技術將帶來改變。得益於此,研究者現在能夠將移動中的生物分子冷凍起來,然後利用冷凍電子顯微鏡進行成像,將那些我們之前都不能觀測到的過程呈現在我們眼前。這樣的技術將十分有利於我們對生命科學化學領域的理解以及藥物的研究。

電子顯微鏡技術面世已久,適用於「無生命」的樣品,而因其會發射出破壞性的電子束,並不能適用於生物材料和生物分子的研究。然而在 1990 年,Richard Henderson 使用電子顯微鏡成功取得了蛋白質的三維結構原子級解析度成像,這樣的進展也證明了電子顯微技術的潛力。

1975 年—1986 年 Joachim Frank 發明出一種圖像處理方法,利用電子顯微鏡可以將模糊的二維圖像分析出來並以三維結構形式呈現出來。

Jacques Dubochet 讓使用電子顯微鏡觀測含水樣本成為可能。一般來說,電子顯微鏡需要在真空環境下工作,樣本中的水分需要被蒸發,從而破壞樣品中的生物分子。因此在 20 世紀 80 年代,Dubochet

成功將水溶液環境迅速冷卻轉變為玻璃態,將周圍的生物分子凍結,使生物分子能保持其天然結構狀態,以便於顯微鏡觀察。

根據上面的發現,電子顯微鏡上的每個部件都已經優化。2013 年,可以在原子水平上解析生物分子的三維結構了。近年,利用冷凍電鏡技術,我們經常在一些文獻上看到蛋白質分子以及 Zika 病毒表面的圖像。生物化學正面臨爆炸性發展,這一切是多麼令人興奮的未來。

至此,自然科學領域的諾貝爾獎已全部頒發完畢

二十多年來諾貝爾化學獎得主

1990年—1999年

1990年:伊萊亞斯•科里(美)開發了計算機輔助有機合成的理論和方法。

1991年:理察•恩斯特(瑞士)對開發高解析度核磁共振(NMR)的貢獻。

1992年:羅道夫•阿瑟•馬庫斯(美)對創立和發展電子轉移反應的貢獻。

1993年:凱利•穆利斯(美)麥可•史密斯(加)對DNA化學的研究,開發了聚合酶鏈鎖反應(PCR)。

1994年:喬治•歐拉(美)對碳正離子化學反應的研究。

1995年:保羅•克魯岑(荷)馬里奧•莫利納(墨)弗蘭克•羅蘭(美)對大氣化學的研究。

1996年:羅伯特•苛爾(美)哈羅德•沃特爾•克羅托(英)理察•斯莫利(美)發現富勒烯。

1997年保羅•博耶(美)約翰•沃克爾(英)闡明了三磷酸腺苷合成酶的機理 延斯•克里斯汀•斯科(丹)離子傳輸酶的發現,鈉鉀離子泵。

1998年:沃特•科恩(美)密度泛函理論的研究, 約翰•波普(英)量子化學計算方法的研究。

1999年:艾哈邁德•茲韋勒(美)用飛秒雷射光譜對化學反應中間過程的研究。

2015年10月7日,瑞典斯德哥爾摩,托馬斯·林達爾、保羅·莫德里奇和阿齊茲·桑賈爾獲得諾貝爾化學獎,以表彰他們在DNA修復的細胞機制方面的研究。

2015年10月7日,瑞典斯德哥爾摩,托馬斯·林達爾、保羅·莫德里奇和阿齊茲·桑賈爾獲得諾貝爾化學獎,以表彰他們在DNA修復的細胞機制方面的研究。

2000年—2016年

2000年:艾倫•黑格(美)艾倫•麥克迪爾米德(美/紐西蘭)白川英樹(日)對導電聚合物的研究。

2001年:威廉•諾爾斯(美)野依良治(日)手性催化還原反應,巴里•夏普萊斯(美)手性催化氧化反應。

2002年庫爾特•維特里希(瑞士)約翰•貝內特•芬恩(美)田中耕一(日)對生物大分子的鑑定和結構分析方法的研究。

2003年:彼得•阿格雷(美)羅德里克•麥金農(美)對細胞膜中的水通道的發現以及對離子通道的研究。

2004年:阿龍•切哈諾沃(以)阿夫拉姆•赫什科(以)歐文•羅斯(美)發現了泛素調解的蛋白質降解。

2005年:羅伯特•格拉布(美)理察•施羅克(美)伊夫•肖萬(法)對烯烴複分解反應的研究。

2006年:羅傑•科恩伯格(美)對真核轉錄的分子基礎所作的研究。

2007年:格哈德•埃特爾(德),在「固體表面化學過程」研究中作出的貢獻。

2008年:下村修(日)、馬丁•查爾菲(美)、錢永健(美),發現並發展了綠色螢光蛋白(GFP)。

2009年:萬卡特拉曼•拉瑪克里斯南(英)、托馬斯•斯泰茨(美)、阿達•約納什(以色列),在核糖體結構和功能研究中做出貢獻。

2010年:理察•赫克(美)、根岸英一(日)、鈴木章(日),發明新的連接碳原子的方法。

2012年:羅伯特•萊夫科維茨(美)、布萊恩•克比爾卡(美),因「G蛋白偶聯受體研究」獲獎。

2013年:馬丁•卡普拉斯(美)、麥可•萊維特(英、美)、阿里耶•瓦謝勒(美、以色列),在開發多尺度複雜化學系統模型方面做出貢獻。

2014年:埃里克•貝齊格(美)、威廉•莫納(美)、斯特凡•黑爾(德),為發展超解析度螢光顯微鏡做出貢獻。

2015年:托馬斯•林達爾(瑞典)、保羅•莫德里奇(美)、阿齊茲•桑賈爾(土耳其、美),因「DNA修復的細胞機制研究」獲獎。

2016年:讓-皮埃爾•索維奇,J•弗雷澤•斯托達特和伯納德•L•費林加三位科學家因「設計和合成分子機器」獲獎。

本文由科貓平台編創,內容整理自青塔、DeepTech深科技,圖片來源於網絡。

中國科技工作者之家」科貓APP(SciMall)於今年5月25日上線,是中國科協為全國8100萬科技工作者打造的智能、便捷、有效、安全的一站式服務的綜合社區,是專注科技人才知識分享與社交服務的平台。平台本著「以人為本,提升服務」的原則,追求「更智能」、「更便捷」、「更有效」、「更安全」的服務目標,很好地解決了當下科技人員學術交流困難、學術會議系統不完善、創新創業機會少、知識獲取不便的四大難題。

資訊信息、會議交流、視頻活動、社交互動,想了解更多,請下載科貓APP;科貓APP,專注科技人才知識分享與社交服務的平台!


延伸閱讀

美國國家航空航天局(NASA)製造新飛機減少30

冰城15隻鼠寶寶「打飛的」去加拿大 為首次出口的

這部片子,每一秒都美得不像話

四萬年前亞洲人為歐亞早期人群結構提供新洞見

未來如何與外星人交談?他們可能不會寫字


熱門內容

友善連結



APP