諾貝爾化學獎揭曉：發展分子結構冷凍電鏡技術獲獎

今天17：45分許，2017年諾貝爾化學獎公布，今年的化學獎授予雅克·杜邦內特（Jacques Dubochet），約阿希姆·弗蘭克（Joachim Frank），以及理查德·亨德森（Richard Henderson），以表彰他們「在開發用於溶液中生物分子高解析度結構測定的冷凍電鏡技術方面的貢獻」。

用於生物分子研究的冷凍電鏡技術

我們或許即將獲得有關生命複雜機制在原子層面解析度的詳細圖像。2017年的諾貝爾化學獎授予雅克·杜邦內特、約阿希姆·弗蘭克以及理查德·亨德森，他們開發了冷凍電鏡技術，這項技術簡化並大大提升了生物分子成像的質量，從而將生物化學領域帶入了一個嶄新的時代。

圖像是理解的關鍵。科學上的突破常常源自對於人類肉眼不可見的物體實現成功的可視化。然而，我們關於生物化學方面的地圖卻長期以來一直充斥著大片的空白，因為我們現有的技術在對生物分子進行結構成像時遭遇嚴重困難。冷凍電鏡技術的出現改變了這一切。研究人員現在可以將運動著的生物分子進行冷凍並將他們前所未見的過程機制進行成像，這不僅對於生命化學過程基本機制的理解，對於製藥等領域也都是至關重要的。

電子顯微鏡長期以來一直被認為只適用於對「死的物質」，或者說靜止的物質進行成像，因為強大的電子束流會破壞脆弱的生物材料。但在1990年，理查德·亨德森成功地使用電子顯微鏡得到了原子層面解析度的蛋白質三維結構圖像。這一成就證明了這項技術的巨大潛力。

約阿希姆·弗蘭克讓這項技術進一步實用化。在1975年到1986年期間，他開發了一套圖像處理方法，能夠對電子顯微鏡獲得的模糊二維圖像進行分析併產生精細的三維圖像。

雅克·杜邦內特將水加入了電子顯微鏡。在1980年代早期，杜邦內特成功實現了「水的玻璃化」——通過快速降溫，他讓水在保持液態的前提下在生物樣本周圍迅速固態化，從而讓生物分子能夠在真空腔內保持其自然狀態下的形態。

在這些基礎之上，電子顯微鏡的各種結構部件都經過了優化設計，終於在2013年，科學家們實現了符合指標的原子層面解析度。現在，科學家們使用冷凍電鏡技術分析生物分子三維結構已經是一種常規做法。在過去的數年間，生物科學論文中到處都是這樣的圖像——從研究導致抗藥性的蛋白質結構，到寨卡病毒的外觀圖像。生物化學正迎來一次大爆發，迎接光輝的未來。（晨風）

三位獲獎者都是誰：

雅克·杜邦內特

雅克·杜邦內特（Jacques Dubochet），1942年出生於瑞士Aigle地區，1973年，取得瑞士日內瓦大學和巴塞爾大學博士學位，目前是瑞士洛桑大學生物物理學名譽教授。

約阿希姆·弗蘭克

約阿希姆·弗蘭克（Joachim Frank），1940年出生於德國Siegen地區，1970年，取得德國慕尼黑工業大學博士學位，目前是美國哥倫比亞大學生物化學、分子生物物理學和生物科學教授。

理查德·亨德森

理查德·亨德森（Richard Henderson），1945年出生於蘇格蘭愛丁堡，1969年取得英國劍橋大學博士學位，目前是英國劍橋大學MRC分子生物實驗室項目負責人。

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