光學顯微鏡成像2017諾貝爾化學獎,低溫電子顯微
作者: 發布時間:2022-07-02 17:31:15點擊:1641
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利用這種最新技術,研究人員可以凍結變化的生物分子用于原子級分辨率成像,研究過程中前所未有的變化,這對理解生物化學和藥物開發的分子機制具有決定性影響。
在過去的幾年里,研究人員已經發布了大量的原子結構復雜的蛋白質復合物。一個是控制晝夜節律蛋白;B是在感受壓力的變化使我們能聽到聲音的耳朵傳感器;C是齊卡病毒。
在過去的幾年里,對于揭示生命物質分子機制的高分辨率結構、沙門氏菌如何攻擊細胞注射針、產生對化療藥物和抗生素耐藥性的蛋白質結構、分子,已經有了無盡的研究。這些重要的發現僅僅代表了數百個使用低溫電子顯微鏡來成像生命分子,將生物化學推向一個新時代的研究中的少數。
20世紀上半葉,蛋白質、DNA、RNA等生命分子在生物化學領域是一個空白。科學家知道它們的重要性,但對它們一無所知。
直到20世紀50年代,當X射線成像被使用時,人們才次能夠拍攝蛋白質晶體的螺旋結構。
二十世紀八十年代初,隨著核磁共振(NMR)技術的出現,人們能夠研究溶液中和固態的蛋白質,不僅可以進一步了解蛋白質的結構,而且能夠基本了解蛋白質如何運動和與其他分子相互作用。锿。
雖然這些分子成像技術在生物分子的研究中取得了重大突破,但由于分子結晶的需要,很難提高圖像的分辨率,也不可能獲得蛋白質結構的動態變化。因此,理查德·亨德森放棄了X射線結晶技術,轉向了電子顯微鏡技術,也就是今天。2000年諾貝爾化學獎的故事開始了。
長期以來,人們一直認為電子顯微鏡中的強電子束會破壞生命物質,因此只能對死物成像。
但是在1990年,理查德·亨德森成功地利用電子顯微鏡以原子分辨率生成了蛋白質的三維圖像,證明了這項技術的潛力。
喬金·弗蘭克在1975年至1986年之間開發了一種圖像處理方法,使電子顯微鏡成為清晰顯示生物大分子的三維結構的通用技術。
在20世紀80年代早期,雅克·杜布赫特在電子顯微鏡中加入水,成功地使水迅速冷卻,使樣品中的生物分子處于真空中以保持其自然形狀。
基于三位科學家的發現,電子顯微鏡已經完全優化并在2013年達到原子分辨率。
利用這種最新技術,研究人員可以凍結正在變化的生物分子以研究前所未有的變化,這將對理解生物化學和藥物開發的分子機制產生決定性的影響。
例如,當研究人員開始懷疑病毒引起新生兒的腦損傷時,他們用冷凍電鏡觀察病毒。僅僅幾個月,他們就獲得了病毒的原子分辨率的三維圖像,為開發潛在的藥物節省了大量的時間。
在過去的幾年里,科學文獻中充斥著關于這些關鍵蛋白的三維結構圖的報道,這些關鍵蛋白來自于導致對Zaika病毒表面蛋白產生抗生素抗性的蛋白質。生物化學正面臨爆炸性發展,預示著一個更令人興奮的未來。
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