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酷显微镜技术彻底改变了生物化学

导读 我们可能很快就会获得原子分辨率下生命的复杂机械的详细图像。Jacques Dubochet,Joachim Frank和Richard Henderson因开发了低温电子显...

我们可能很快就会获得原子分辨率下生命的复杂机械的详细图像。Jacques Dubochet,Joachim Frank和Richard Henderson因开发了低温电子显微镜技术而获得了2017年诺贝尔化学奖,该技术既简化又改善了生物分子的成像。这种方法已将生物化学带入了一个新时代。

图片是理解的关键。科学突破通常建立在人眼看不见的物体成功可视化的基础上。但是,由于可用的技术很难生成生命中许多分子机械的图像,因此生化图长期以来一直被空白填充。低温电子显微镜改变了所有这一切。研究人员现在可以冻结生物分子的中间运动,并可视化他们从未见过的过程,这对于基本了解生命化学和药物开发都是决定性的。

长期以来,人们一直认为电子显微镜仅适用于对死物成像,因为强大的电子束会破坏生物材料。但是在1990年,理查德·亨德森(Richard Henderson)成功地使用电子显微镜以原子分辨率生成蛋白质的三维图像。这一突破证明了该技术的潜力。

Joachim Frank使该技术普遍适用。在1975年至1986年之间,他开发了一种图像处理方法,其中分析并合并了电子显微镜的模糊二维图像,以显示清晰的三维结构。

雅克·杜伯谢特(Jacques Dubochet)在电子显微镜下加了水。液态水在电子显微镜的真空中蒸发,这使生物分子崩溃。在1980年代初期,Dubochet成功地将水玻璃化-他将水冷却得如此之快,以至于它以液态形式固化在生物样品周围,从而使生物分子即使在真空中也能保持其自然形状。

这些发现之后,电子显微镜的每个螺母和螺栓都经过了优化。2013年达到了所需的原子分辨率,研究人员现在可以常规地生产生物分子的三维结构。在过去的几年中,科学文献中充斥着各种图像,从引起抗生素抗性的蛋白质到寨卡病毒的表面。生物化学现在正面临着爆炸性的发展,并为一个令人兴奋的未来做好了一切准备。

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