我想看的更清楚一點——冷凍電鏡
作者： ${content.author} 時間：2017-03-22 瀏覽量：2,587剛剛頒布的2017諾貝爾化學獎最終花落近兩年突然火熱的冷凍電鏡技術，這項技術使生物分子成像變得更加簡單，將生物化學帶入了一個新紀元。本次諾貝爾獎也再次證明了化學作為一個中心學科，它和物理學、生物學的交叉，起到了互相補充、互相支持的作用。
有句老話說得好：“凡事眼見為實”。實際上，在科研領域也是如此。很多科學上的重大突破都是在將原本我們不可見的研究物體想方設法可視化之后才獲得的。但無論科技如何進步，想要繪制一副精確的生物化學地圖還是有些難度的，畢竟，生命體中的分子機制又快速又復雜，我們誰也沒見過。
直到有一天，冷凍電子顯微鏡橫空出世，改變了一切。研究人員可以將生物分子的中間運動狀態(tài)進行冷凍，讓原本不可能看見的過程變得可視化。無論是拓寬對生命的理解，還是加速對新藥的研制，這一發(fā)明都意義非凡。
Jacques Dubochet的工作集中在“冷凍”這個詞上，他成功實現(xiàn)了將蛋白樣品固定在玻璃態(tài)的冰中，使得在電子顯微鏡的高真空環(huán)境觀察接近生理狀態(tài)下的蛋白成為可能。Joachim Frank 和Richard Henderson則是在提供了單顆粒重構結構的理論依據(jù)和技術路線。在這三位科學家工作的基礎上，隨著硬件水平的不斷提高，冷凍電鏡目前已經(jīng)真正成為結構生物學的常規(guī)技術手段。與晶體學相比，冷凍電鏡可以用于解析更大的，具有結構柔性的復合物的結構。
經(jīng)過這一系列的偉大發(fā)現(xiàn)，冷凍電鏡漸漸成形，并日趨完善。與以往的生物結構學研究主要方法——X射線衍射（觀察對象需結晶，但很多生物大分子難以結晶）和核磁共振（可分析的分子大小有限）相比，冷凍電鏡可以保持生物大分子的活性狀態(tài)。如今，對于眾多科研人員而言，想得到生物分子的三維結構圖像已不是什么難事。不信，你看看過去幾年發(fā)表的科學文獻，里面充滿了各種精美的蛋白質結構圖。生物化學領域正在進行著爆炸式的發(fā)展！~
三位獲獎者簡介：
約阿基姆·弗蘭克（Joachim Frank）
德裔生物物理學家，現(xiàn)為哥倫比亞大學教授，因發(fā)明單粒子冷凍電鏡（cryo-electron microscopy）而聞名。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年獲得本杰明·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，也是電子顯微鏡領域的開創(chuàng)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，并由此揭示出膜蛋白具有良好的機構，可以發(fā)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分辨率模型。
雅克·迪波什（Jacques Dubochet）
瑞士洛桑大學生物物理學榮譽教授。Dubochet領導的小組開發(fā)出成熟的冷凍制樣技術，制作玻璃態(tài)冰包埋樣品，隨著冷臺技術的開發(fā)，冷凍電鏡技術正式推廣開來。
