A világ molekuláris szintű vizsgálata nehéz. De még ijesztőbb feladat a mozgó molekulákra való koncentrálás. Az idei kémiai Nobel-díj három olyan tudós munkáját tiszteli, akik kifejlesztettek egy technikát az élet miniszkusz építőelemeinek gyors megfagyasztására és közelről történő tanulmányozására.
kapcsolodo tartalom
- Az ember, aki feltalálta a nitroglicerint, rémült a dinamit miatt
A kémiában a szerkezet gyakran szorosan kapcsolódik a molekula funkciójához, és így az élet minden területét alkotó struktúrák - a vírusoktól a növényekig az emberekig - alapos vizsgálatával képesek lehetnek a kutatók jobb betegségek kezelésére és gyógyítására.
"A kép kulcsa a megértésnek" - nyilatkozta a Svéd Királyi Tudományos Akadémia a díjat bejelentő sajtóközlemény.
Az 1930-as évek óta az elektronmikroszkópok - amelyekben elektronnyalábot használnak a tárgyak apró részleteinek ábrázolására - lehetővé tették a tudósoknak, hogy bepillanthassanak világunk legkisebb részeire. De ez a technológia nem ideális az élő organizmusok szerkezetének tanulmányozására - jelentette be Laurel Hamers a Science News-nak .
Az elektronmikroszkóp megfelelő működéséhez a mintának vákuumban kell lennie, amely kiszárítja az élő szöveteket, és torzíthatja azokat a szerkezeteket, amelyek a tudósok tanulmányozása alapján remélhetők. A mintát káros sugárzás is bombázzák. Más technikák, mint például a röntgenkrisztallográfia, nem képesek képezni az életét természetes állapotában, mivel ehhez az érdekes molekuláknak mereven kristályosodniuk kell.
Richard Henderson skót molekuláris biológus számára ezek a korlátozások egyszerűen alkalmatlanok voltak az élő sejteket alkotó molekulák megnézésére. Az 1970-es évektől kezdve kifejlesztett egy technikát elektronmikroszkóppal, amellyel a fehérjét az atomszintre képes leképezni - állítja Erik Stokstad, a Science . A mikroszkópot alacsony teljesítményre állítottuk, amely elmosódott képet hozott létre, amelyet később nagyobb felbontásúvá lehet szerkeszteni, a molekula ismétlődő mintázatainak útmutatásaként.
De mi lenne, ha a minták nem ismétlődnének? Itt érkezett Joachim Frank német biofizikus. Fejlesztési technikát fejlesztett ki, hogy éles, háromdimenziós képet hozzon létre a nem ismétlődő molekulákról. Sok energiával készítette az alacsony fogyasztású képeket, majd számítógépet használt hasonló objektumok csoportosítására és élesítésére, az élő molekula 3D-s modelljének elkészítésével - jelentette Kenneth Chang a New York Times-ból .
Az 1980-as évek elején a svájci biofizikus, Jacques Dubochet kitalálta, hogyan lehet nedves mintákat használni az elektronmikroszkóp vákuumában. Azt találta, hogy gyorsan megfagyaszthatja a vizet a szerves molekulák körül, amelyek megőrizték alakjukat és szerkezetüket a vákuum torzító vonása alatt.
Ezek a technikák együttesen "alapvetően egyfajta új, korábban megközelíthetetlen struktúrális biológiai területet nyitottak meg" - mondta Henderson a krioelektronmikroszkópos vizsgálatról Adam Smith-rel, a Nobel Media interjújában.
Felfedezéseik óta a tudósok folyamatosan finomították ennek a technikának a felbontását, lehetővé téve a legkisebb szerves molekulák még részletesebb képeit - jelentette Ben Guarino, a Washington Post . A technika széles körben alkalmazták a molekuláris biológiában, sőt az orvostudományban is. Például a pusztító Zika-vírus járvány nyomán a kutatók krioelektronmikroszkóppal gyorsan képesek voltak meghatározni a vírus szerkezetét, amely elősegítheti az oltások előállítását.
"Ez a felfedezés olyan, mint a molekulák Google Earth-je" - mondta Allison Campbell, az American Chemical Society elnöke, Sharon Begley, a STAT. Ezzel a krioelektron mikroszkóppal a kutatók most már nagyíthatnak, hogy megvizsgálják a Föld életének legvékonyabb részleteit.
