您当前的位置 :浙江在线 > 人文频道 正文

浙大教授解读诺贝尔化学奖 通过冷冻电镜解析生命奥秘

发布时间: 2017-10-04 20:46:25 来源:

6e53d84fgy1fk6d221qtsj219a19a7h0.jpg

  浙江在线10月4日讯(浙江在线记者 曾杨希)北京时间10月4日下午17时45分,诺贝尔化学奖评委会在斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院公布,瑞士洛桑大学的雅克·杜波切特(Jacques Dubochet)、美国哥伦比亚大学的阿希姆·弗兰克(Joachim Frank)和英国剑桥大学的理查德·亨德森(Richard Henderson)获得2017年度诺贝尔化学奖。他们将共享900万瑞典克朗(约合人民币738万元)的奖励。

  诺奖官方给出的获奖理由是“为表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术,以很高的分辨率确定了溶液里的生物分子的结构。”同时,诺奖官方宣称,冷冻电镜技术为生物化学行业带来了一场革命。

  图像是理解的关键。科学上的重大突破,其根源常常来自成功地创造出肉眼不可见物体的图像。在生物化学的领域,冷冻电子显微镜让研究者可以冻结运动中的生物分子,看到以前从未见过的生物进程。

  最近几年,冷冻电子显微镜技术迅猛发展,不断带来令人惊叹的发现。如何理解冷冻电子显微镜技术?它的应用情况如何?今日,记者采访了中国科学院院士、浙江大学医学部主任段树民和浙江大学冷冻电镜中心主任、浙江大学教授张兴。

  张兴在2010年首次使用单颗粒冷冻电镜解析出生物大分子复合体的原子结构。他介绍,冷冻电子显微镜技术包括冷冻技术和电子显微镜技术。冷冻技术是指将生物分子通过快速冷冻的方法,冷冻到玻璃态中。电子显微镜则是通过电子波成像,图像进行处理后能还原生物分子的结构。

  从前,人们认为电子显微成像技术只适用于对无生命的物质进行拍照,因为强大的电子束会破坏生物体中的生命物质。“冷冻电子显微镜技术能够保障精确观测生物分子的天然状态,同时,还能在电子显微镜采集数据时,保护生物分子不受电子束破坏。”张兴说。

  段树民介绍,目前,冷冻电子显微镜技术主要应用在单个蛋白质分子结构分析方面。在该领域,世界上不少结构生物学家都倾向于采用这一技术。他认为,未来,冷冻电子显微镜技术将广泛应用于细胞组织的超微结构解析,对解开生命活动的规律和机制等奥秘产生更大影响。

  作为一项具有革命性的突破技术,冷冻电子显微镜技术已深刻影响化学生物领域。今年5月,浙江大学也成立了冷冻电镜中心。记者了解到,浙江大学从2013年开始谋划建设冷冻电镜平台,学校投入6000万元用于该中心的建设。目前,浙大冷冻电镜中心拥有高端冷冻透射电镜三台,场发射扫描电子显微镜三台、光电关联深部成像双光子显微镜一台、高分辨光电联用激光共聚焦显微镜一台及多台体视显微镜,以及与之相配的样品制备仪器等设备。

  【三位科学家的贡献】

  在1975到1986年间,阿希姆·弗兰克研发了一种图像处理方法,可以将电子显微镜模糊的二维图像转化成清晰的三维结构图像。

三维成像技术.jpg

  20世纪80年代早期,雅克·杜波切特成功地使水玻璃化——他令水快速降温,在生物样本周围以液态形式固化,使生物分子即使在真空中也能维持天然形态。

玻璃化方法.jpg

  1990年,理查德·亨德森成功地使用电子显微镜得到了原子级分辨率的三维蛋白质图像。

6e53d84fly1fk6ejkyfl7j21jg0zy1kz.jpg

  2013年,电子显微镜终于达到了梦寐以求的原子级分辨率,现在获得生物分子的三维结构已经是研究者们的日常。

  【获奖人简介】

  雅克·杜波切特(Jacques Dubochet)

1.jpg

  Jacques Dubochet, 1942年生于瑞士,1973年博士毕业于日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学,瑞士洛桑大学生物物理学荣誉教授。Dubochet 博士领导的小组开发出真正成熟可用的快速投入冷冻制样技术制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品,随着冷台技术的开发,冷冻电镜技术正式推广开来。

  阿希姆·弗兰克(Joachim Frank)

2.jpg

  1940年生于德国锡根。德裔生物物理学家,现为哥伦比亚大学教授。他因发明单粒子冷冻电镜(cryo-electron microscopy)而闻名,此外他对细菌和真核生物的核糖体结构和功能研究做出重要贡献。弗兰克2006年入选为美国艺术与科学、美国国家科学院两院院士。2014年获得本杰明·富兰克林生命科学奖。

  理查德·亨德森(Richard Henderson)

3.jpg

  1945年生于苏格兰爱丁堡。苏格兰分子生物学家和生物物理学家,他是电子显微镜领域的开创者之一。1975年,他与Nigel Unwin通过电子显微镜研究膜蛋白、细菌视紫红质,并由此揭示出膜蛋白具有良好的机构,可以发生α-螺旋。近年来,亨德森将注意力集中在单粒子电子显微镜上,即用冷冻电镜确定蛋白质的原子分辨率模型。

标签: 编辑: 曾杨希
相关阅读
浙江新闻
Copyright © 1999-2016 Zjol. All Rights Reserved浙江在线版权所有