Krio-elektronmikrószkópiáért jár a kémiai Nobel-díj

A biomolekuláris kutatásokban alkalmazott krio-elektronmikrószkópia megalkotásáért három tudós, a svájci Jacques Dubochet, a német-amerikai Joachim Frank és a brit Richard Henderson kapja az idei kémiai Nobel-díjat a Svéd Királyi Tudományos Akadémia szerdai stockholmi bejelentése szerint.

A három tudós a biomolekuláris kutatásokban, a biomolekuláris struktúrák nagyfelbontású vizsgálata során alkalmazott módszer kidolgozásáért részesül az elismerésben – fogalmazott indoklásában az illetékes bizottság. Az eljárás forradalmasítja a biokémiát. Nemsokára atomi szinten is részletes képet nyerhetünk az élet komplex gépezetéről. A krio-elektronmikroszkópia egyszerre egyszerűsíti és fejleszti a képalkotást a biomolekulákról, a módszer révén új korszakába lépett a biokémia.

A kép kulcsfontosságú a megértésben. A tudományos áttörések gyakran alapulnak az emberi szem számára láthatatlan dolgok láthatóvá tételén. A biokémia területén azonban régóta sok a fehér folt, mert a rendelkezésre álló technológia nemigen volt alkalmas a képalkotásra az élet molekuláris gépezetének nagy részéről. A krio-elektronmikroszkópia változást hoz ebben: a kutatók most már képesek lefagyasztani biomolekulákat és láthatóvá tenni olyan folyamatokat, amelyek eddig láthatatlanok voltak. Ez döntő jelentőségű az élet kémiájának megértésében és többek közt a gyógyszerkészítmények fejlesztésében.

Sokáig úgy vélték, az elektronmikroszkóp egyedül az élettelen minták vizsgálatára alkalmas, mert az erőteljes elektronnyaláb elpusztítja a biológiai mintát. 1990-ben azonban Richard Hendersonnak sikerült elektronmikroszkópot használva háromdimenziós képet alkotnia egy fehérjéről atomi felbontásban. Ez az áttörés bizonyította a technológiában rejlő lehetőséget.

Joachim Frank volt az, aki általánosan alkalmazhatóvá tette a módszert. 1975 és 1986 között olyan képfeldolgozó eljárást fejlesztett ki, amely elemezte és éles háromdimenziós struktúrákká alakította az elektronmikroszkóp életlen kétdimenziós felvételeit. Jacques Dubochet vizet adott az elektronmikroszkóphoz. A folyékony víz elpárolog a szerkezet vákuumában, ami által összeomlanak a biomolekulák. Az 1980-as évek elején a svájci tudósnak sikerült vizet vitrifikálnia - ennek során a víz a fagyáspont alatt üvegszerű, nem kristályos szilárd fázisba megy át - ami által lehetővé vált a biomolekulák természetes formájának megőrzése, még a vákuumban is.

A három kutató felfedezései nyomán optimalizálták az elektronmikroszkóp minden "porcikáját". A rég vágyott atomi felbontást 2013-ra sikerült elérni, a tudósok pedig ma már rutinszerű eljárással képesek háromdimenziós struktúrák előállítására a biomolekulákról.

Az elmúlt években a tudományos irodalom megtelt ilyen, többek között az antibiotikum-rezisztenciát okozó fehérjékről vagy éppen a Zika-vírus felszínéről készült képekkel. A biokémia robbanásszerű fejlődés előtt áll – összegezte az akadémia.

A 76 éves Jacques Dubochet biofizikus a svájci Lausanne Egyetemen kutatott, egész tudományos munkásságát az elektronmikroszkópiának és a krio-elektronmikroszkópiának szentelte. 1967-ben végzett a Lausanne-i Egyetem biológia karán, majd a Genfi Egyetemen tanult, ahol már DNS-ek elektronmikroszkópiai tanulmányozásával foglalkozott. 1970-76 között a Heidelbergi Európai Molekuláris Biológiai Laboratóriumban vezetett kutatócsoportot. 1987 óta a Lausanne-i Egyetem professzora.

Joachim Frank 1940-ben Németországban született, jelenleg a New York-i Columbia Egyetemen a nevét viselő kutatólaboratórium vezetője. Őt tartják az egy partikulumú krio-elektronmikroszkópiai eljárás létrehozójának. A Freiburgi Egyetem fizika karán végzett, majd a Max Planck Biokémiai Intézetben végezte PhD tanulmányait. Kutatóként dolgozott a Kaliforniai Műszaki Egyetem Jet Propulsion Labiratóriumában, a Kaliforniai Egyetemen, a Cornell Egyetemen és az angliai Cambridge-i Egyetemen. 2003 óta a Columbia Egyetem tanára, 2008 óta professzora. Munkásságáért megkapta a Benjamin Franklin-medált és a Wiley-díjat is.

Az 1945-ben született Richard Henderson skót mikrobiológus és biofizikus a Cambridge-i Egyetem mikrobiológiai MRC Laboratóriumának kutatója. Az Edinburgh-i Egyetemen fizikát tanult, majd a Cambridge-i Egyetem molekuláris biológia laboratóriumában végezte PhD tanulmányait. 1973 óta a laboratórium kutatója, 1996 és 2006 között igazgatója volt. Számos tudományos díj kitüntetettje, megkapta egyebek között a brit Királyi Társaság Copley-medálját és az Alexander Hollaender-díjat a biofizika területén.

A kitüntetettek összesen 9 millió svéd koronával (291,6 millió forintos összeggel) gazdagodnak, a díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik.