Een revolutionaire techniek genaamd cryo-elektronenmicroscopie, die het Zika-virus en een Alzheimer-enzym van dichterbij heeft bekeken, verdiende wetenschappers Jacques Dubochet, Joachim Frank en Richard Henderson hebben woensdag de Nobelprijs voor Scheikunde gewonnen.

Dankzij de "coole methode" van het internationale team, die elektronenstralen gebruikt om de kleinste structuren van cellen te onderzoeken, "Onderzoekers kunnen nu biomoleculen in het midden van de beweging bevriezen en processen visualiseren die ze nog nooit eerder hebben gezien, ', zei het Nobelcomité voor scheikunde.

Dit is "doorslaggevend geweest voor zowel het basisbegrip van de chemie van het leven als voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, " voegde het eraan toe.

Met de ultragevoelige beeldvormingsmethode kunnen moleculen worden ingevroren en in hun natuurlijke vorm worden bestudeerd, zonder de noodzaak van kleurstoffen.

Het heeft nooit eerder vertoonde details blootgelegd van de kleine eiwitmachines die alle cellen aansturen.

"Toen onderzoekers begonnen te vermoeden dat het Zika-virus de epidemie van pasgeborenen met hersenbeschadiging in Brazilië veroorzaakte, ze wendden zich tot cryo-EM (elektronenmicroscopie) om het virus te visualiseren, ' zei de commissie.

Frank, een 77-jarige in Duitsland geboren Amerikaan, werd uit zijn slaap gewekt toen de commissie de prijs in Stockholm bekendmaakte.

"Er zijn elke dag zoveel andere ontdekkingen, Ik was op een bepaalde manier sprakeloos, " zei Freek, een biochemieprofessor aan de Columbia University in New York. "Het is geweldig nieuws."

In de eerste helft van de 20e eeuw, biomoleculen - eiwitten, DNA en RNA waren terra incognita op de kaart van de biochemie.

Omdat de krachtige elektronenstraal biologisch materiaal vernietigt, Lang werd gedacht dat elektronenmicroscopen alleen nuttig waren om dode materie te bestuderen.

Theekransje

Maar Henderson, een 72-jarige Brit, gebruikte in 1990 een elektronenmicroscoop om een ​​driedimensionaal beeld van een eiwit met atomaire resolutie te genereren, een baanbrekende ontdekking die het potentieel van de technologie aantoonde.

Frank maakte het vervolgens breed inzetbaar door tussen 1975 en 1986 een methode te ontwikkelen om de vage tweedimensionale beelden van de elektronenmicroscoop om te zetten in scherpe, 3D composieten.

Zwitserse nationale Dubochet, water toegevoegd.

nu 75, hij ontdekte in de jaren 80 hoe je water zo snel kon koelen dat het in vloeibare vorm stolt rond een biologisch monster, waardoor de moleculen hun natuurlijke vorm behouden.

Elke moer en bout van de elektronenmicroscoop is sinds deze ontdekkingen geoptimaliseerd.

De vereiste atomaire resolutie werd in 2013 bereikt en onderzoekers "kunnen nu routinematig driedimensionale structuren van biomoleculen produceren, ', aldus het Nobelcomité.

"Een wetenschappelijke prijs is iets dubbelzinnigs, het benadrukt een individu terwijl we een collectieve inspanning zouden moeten benadrukken, maar ik ben niet alleen, " vertelde Dubochet na de bekendmaking van de prijs op een persconferentie in Lausanne.

De ere-hoogleraar biofysica viel niet alleen op vanwege zijn nederigheid, maar ook zijn humor.

Op zijn cv staat Dubochet merkt op dat hij in 1941 "verwekt was door optimistische ouders", en grapt dat hij door dyslexie 'slecht in alles' kon zijn.

Het trio deelt het prijzengeld van negen miljoen Zweedse kronen (ongeveer $ 1,1 miljoen of 943, 100 euro).

"Normaal gesproken zou ik doen als ik in Cambridge was, we hebben een feestje rond theetijd in het lab, maar ik verwacht dat we het morgen hebben, " zei Henderson, die werkt bij het MRC Laboratorium voor Moleculaire Biologie.

'Resolutie revolutie'

De aankondiging werd geprezen door de wetenschappelijke gemeenschap en waarnemers over de hele wereld.

John Savill, professor en CEO van de door de Britse overheid gefinancierde Medical Research Council, deze elektronenmicroscopie heeft wetenschappers in staat gesteld om ziektemoleculen van dichtbij te onderzoeken.

Het is gebruikt, bijvoorbeeld, om een ​​gedetailleerde identificatie samen te stellen van een enzym dat betrokken is bij de ziekte van Alzheimer.

"Het bepalen van de structuur van eiwitten bij mensen is van cruciaal belang om te begrijpen hoe ze in het lichaam op elkaar inwerken en om betere medicijnen voor ziekten te ontwikkelen, ' zegt Savill in een verklaring.

Dave Stuart, professor structurele biologie aan de Universiteit van Oxford, beschreef de techniek als een "resolutie-revolutie" die onderzoekers in staat heeft gesteld "de structuren van het leven tot in de kleinste details te zien".

Het kan ook worden gebruikt om eiwitten te onderzoeken die de aanval van het immuunsysteem op indringervirussen op gang brengen.

Voor John Hardy, een professor neurowetenschappen aan het University College London, cryo-elektronenmicroscopie "opent de mogelijkheid van rationeel medicijnontwerp".

"En als bioloog, Ik kan zeggen dat de foto's prachtig zijn, " hij voegde toe.

De Nobelprijs voor de Literatuur wordt donderdag om 1100 GMT bekend gemaakt.

***

De Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen heeft besloten de Nobelprijs voor Scheikunde 2017 toe te kennen aan:

Jacques Dubochet, Universiteit van Lausanne, Zwitserland

Joachim Frank, Universiteit van Colombia, New York, VS

en

Richard Henderson, MRC Laboratorium voor Moleculaire Biologie, Cambridge, VK

"voor het ontwikkelen van cryo-elektronenmicroscopie voor de structuurbepaling met hoge resolutie van biomoleculen in oplossing"

Coole microscooptechnologie zorgt voor een revolutie in de biochemie

We hebben misschien binnenkort gedetailleerde beelden van de complexe machines van het leven in atomaire resolutie. De Nobelprijs voor Scheikunde 2017 wordt toegekend aan Jacques Dubochet, Joachim Frank en Richard Henderson voor de ontwikkeling van cryo-elektronenmicroscopie, wat zowel de beeldvorming van biomoleculen vereenvoudigt als verbetert. Deze methode heeft de biochemie naar een nieuw tijdperk gebracht.

Een foto is een sleutel tot begrip. Wetenschappelijke doorbraken bouwen vaak voort op de succesvolle visualisatie van objecten die onzichtbaar zijn voor het menselijk oog. Echter, biochemische kaarten zijn lange tijd gevuld geweest met lege ruimtes omdat de beschikbare technologie moeite heeft gehad om beelden te genereren van veel van de moleculaire machinerie van het leven. Cryo-elektronenmicroscopie verandert dit allemaal. Onderzoekers kunnen nu biomoleculen in het midden van de beweging bevriezen en processen visualiseren die ze nog nooit eerder hebben gezien. die bepalend is voor zowel het basisbegrip van de chemie van het leven als voor de ontwikkeling van geneesmiddelen.

Lange tijd werd aangenomen dat elektronenmicroscopen alleen geschikt waren voor het afbeelden van dode materie, omdat de krachtige elektronenstraal biologisch materiaal vernietigt. Maar in 1990, Richard Henderson slaagde erin om met een elektronenmicroscoop een driedimensionaal beeld van een eiwit met atomaire resolutie te genereren. Deze doorbraak bewees het potentieel van de technologie.

Joachim Frank maakte de techniek algemeen toepasbaar. Tussen 1975 en 1986 ontwikkelde hij een beeldverwerkingsmethode waarbij de vage tweedimensionale beelden van de elektronenmicroscoop worden geanalyseerd en samengevoegd tot een scherpe driedimensionale structuur.

Jacques Dubochet voegde water toe aan elektronenmicroscopie. Vloeibaar water verdampt in het vacuüm van de elektronenmicroscoop, waardoor de biomoleculen instorten. In het begin van de jaren tachtig, Dubochet slaagde erin water te verglazen - hij koelde water zo snel af dat het stolde in zijn vloeibare vorm rond een biologisch monster, waardoor de biomoleculen hun natuurlijke vorm behouden, zelfs in een vacuüm.

Naar aanleiding van deze ontdekkingen, alle moer en bout van de elektronenmicroscoop zijn geoptimaliseerd. De gewenste atomaire resolutie werd in 2013 bereikt en onderzoekers kunnen nu routinematig driedimensionale structuren van biomoleculen produceren. In de laatste paar jaren, wetenschappelijke literatuur staat vol met afbeeldingen van alles, van eiwitten die antibioticaresistentie veroorzaken, naar de oppervlakte van het Zika-virus. Biochemie maakt nu een explosieve ontwikkeling door en is helemaal klaar voor een spannende toekomst.

Recente winnaars van de Nobelprijs voor Scheikunde

Hier is een lijst van winnaars van de Nobelprijs voor Scheikunde in de afgelopen 10 jaar, waaronder de prijs van dit jaar op woensdag voor drie wetenschappers voor de ontwikkeling van cryo-elektronenmicroscopie:

2017:Jacques Dubochet (Zwitserland), Joachim Frank (VS) en Richard Henderson (Groot-Brittannië), voor cryo-elektronenmicroscopie, een methode om kleine, bevroren moleculen.

2016:Jean-Pierre Sauvage (Frankrijk), Fraser Stoddart (Groot-Brittannië) en Bernard Feringa (Nederland) voor de ontwikkeling van moleculaire machines, 's werelds kleinste machines.

2015:Tomas Lindahl (Zweden), Paul Modrich (VS) en Aziz Sancar (Turkije-VS) over hoe cellen beschadigd DNA herstellen.

2014:Eric Betzig (VS), William Moerner (VS) en Stefan Hell (Duitsland) voor de ontwikkeling van fluorescentiemicroscopie met superhoge resolutie.

2013:Martin Karplus (VS-Oostenrijk), Michael Levitt (VS-Groot-Brittannië) en Arieh Warshel (VS-Israël) voor het bedenken van computermodellen om chemische processen te simuleren.

2012:Robert Lefkowitz (VS) en Brian Kobilka (VS) voor studies van G-eiwit-gekoppelde celreceptoren.

2011:Daniel Shechtman (Israël) voor de ontdekking van quasikristallen.

2010:Richard Heck (VS) en Ei-ichi Negishi en Akira Suzuki (Japan) voor werk aan door palladium gekatalyseerde kruiskoppelingen in organische synthese.

2009:Venkatraman Ramakrishnan en Thomas Steitz (VS), Ada Yonath (Israël) voor studies van de structuur en functie van de ribosoommoleculaire machine in cellen.

2008:Osamu Shimomura (Japan), Martin Chalfie en Roger Tsien (VS) voor de ontdekking en ontwikkeling van het groen fluorescerende eiwit, GFP, gebruikt als tracer in laboratoriumtests.

© 2017 The Associated Press. Alle rechten voorbehouden.