原创中国经济学人12-15 19:16

摘要: 北京时间10月4日下午5点45分,2017年诺贝尔化学奖揭晓,Jacques Dubochet, Joach

北京时间10月4日下午5点45分,2017年诺贝尔化学奖揭晓,Jacques Dubochet, Joachim Frank和Richard Henderson获奖,获奖理由是“研发出冷冻电镜,用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”。

Jacques Dubochet, born 1942 in Aigle, Switzerland. Ph.D. 1973, University of Geneva and University of Basel, Switzerland. Honorary Professor of Biophysics, University of Lausanne, Switzerland.

Joachim Frank, born 1940 in Siegen, Germany. Ph.D. 1970, Technical University of Munich, Germany. Professor of Biochemistry and Molecular Biophysics and of Biological Sciences, Columbia University, New York, USA.

Richard Henderson, born 1945 in Edinburgh, Scotland. Ph.D. 1969, Cambridge University, UK. Programme Leader, MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK.


Jacques Dubochet


Jacques Dubochet,1942年出生于瑞士艾格勒。1973年从瑞士日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学获得博士学位。现为瑞士洛桑大学名誉生物物理学教授。


Joachim Frank


Joachim Frank,1940年出生于德国锡根。1970年从德国慕尼黑工业大学获得博士学位。现为美国哥伦比亚大学生物化学、分子生物物理学及生物科学教授。


Richard Henderson


Richard Henderson,1945年出生于苏格兰爱丁堡。1969年从英国剑桥大学获得博士学位。现为英国MRC分子生物学实验室项目主任。


冷却显微技术带来生物化学领域的革新

我们也许很快就能从原子水平上来用细节详实的图像来描述生命这种复杂的运转系统了。2017年的诺贝尔化学奖被授予Jacques Dubochet, Joachim Frank和Richard Henderson,以表彰他们为研发冷冻电子显微技术作出的贡献,这项技术简化并改进了生物分子成像的发展,将生物化学带入一个新时代。

图像是我们理解一切事物的关键所在。将那些人眼不可见的物体成功地可视化,通常是科研产生突破的基础。但是,生物化学领域的成像技术在过去很长一段时间内是一片空白,原因在于,已有技术很难对生命的分子机制进行太多图像化描述。是冷冻电子显微技术改变了这一切。现在,研究人员可以将活的生物分子进行冷冻,并将那些以前无法看见的生物变化过程实现可视化——这对我们从化学角度了解生命以及研发药物带来决定性的影响。

长久以来,人们认为电子显微镜只能用于观察死去的生物,因为电子显微镜的电子束会杀死活体。直到1990年,Richard Henderson成功地利用一台电子显微镜生成了一种蛋白质的3D图像,图像分辨率达到原子水平。这次突破奠定了冷冻电子显微技术发展的基础。

Joachim Frank则让该项技术获得广泛应用。在1975至1986年间,他开发出一种图像处理技术,能够分析电子显微镜生成的模糊2D图像,并将其合并,最终生成清晰的3D结构。

Jacques Dubochet则将水这种物质引入电子显微镜中。液态水在电子显微镜的真空管里蒸发,从而使得生物分子瓦解。在上世纪80年早期,Dubochet成功实现水的玻璃化——迅速将水冷却,让其先以液体状态将生物样本包裹,之后立刻变成固体,从而使得生物分子在真空管中仍能保持其自然形态。

有了他们三人的研究成果为基础,电子显微技术全方位的发展充满了希望。2013年,电子显微镜的分辨率达到原子级别,现在,研究人员很轻松就能获得生物分子的3D结构。在过去数年里,学术论文里随处可见各种物质的高清图像,从具有抗药性的蛋白,到寨卡病毒的外观。如今,生物化学正经历爆炸性发展,准备好了迎接那激动人心的未来。

诺贝尔化学奖是以瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德?贝恩哈德?诺贝尔的部分遗产作为基金创立的5个奖项之一,从1901年至2016年,共颁发了108次,拥有175位获奖者。

2007年-2016年的诺贝尔化学奖的获奖情况如下:

2007年:诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德?埃特尔,以表彰他在“固体表面化学过程”研究中作出的贡献。

2008年:美国Woods Hole海洋生物学实验室的下村修、哥伦比亚大学的Martin Chalfie和加州大学圣地亚哥分校的钱永健因发现并发展了绿色荧光蛋白(GFP)而获得该奖项。

2009年:英国生物学家万卡特拉曼?拉玛克里斯南(Venkatraman Ramakrishnan)、美国科学家托马斯?斯泰茨(Thomas A. Steitz)和以色列女生物学家约纳什(Ada E. Yonath)因在核糖体结构和功能研究中的贡献共同获该奖。

2010年:美国德拉威尔大学的Richard F. Heck、普渡大学的Ei-ichi Negishi以及日本仓敷艺术科学大学的Akira Suzuki,他们发明了新的连接碳原子的方法,获得2010年诺贝尔化学奖。

2011年:以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼因准晶体的发现而获得2011年的诺贝尔化学奖。

2012年:美国科学家罗伯特?莱夫科维茨和布莱恩?克比尔卡因“G蛋白偶联受体研究”获诺贝尔化学奖。

2013年:诺贝尔化学奖授予美国科学家马丁?卡普拉斯、迈克尔?莱维特和阿里耶?瓦谢勒,以表彰他们在开发多尺度複杂化学系统模型方面所做的贡献。

2014年:诺贝尔化学奖授予了美国科学家埃里克?贝齐格、威廉?莫纳和德国科学家斯特凡?黑尔,以表彰他们为发展超分辨率荧光显微镜所作的贡献。

2015年:瑞典科学家托马斯·林达尔、美国科学家保罗·莫德里奇和土耳其科学家阿齐兹·桑贾尔因在DNA修复的细胞机制研究上的贡献而获得2015年的诺贝尔化学奖。

2016年:法国科学家让-彼埃尔·索瓦、美国科学家詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特和荷兰科学家伯纳德·费林加因分子机器的设计和合成而获得2016年的诺贝尔化学奖。

有意思的是,自1901年首次颁奖以来,诺贝尔化学奖被多次颁发给生物、生物化学、生物物理、物理等领域,可谓是“不务正业”。据统计,2001年至2016年,在已颁发的15个诺贝尔化学奖中,与生物相关的化学奖达10次之多。



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