新闻动态丨三位科学家因发展冷冻电子显微镜

北京时间10月4日17时45分许，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布将年度诺贝尔化学奖授予瑞士洛桑大学科学家雅克·迪波什（JacquesDubochet），美国哥伦比亚大学科学家约阿基姆·弗兰克（JoachimFrank），英国剑桥大学科学家理查德·亨德森（RichardHenderson），以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术，以很高的分辨率确定了溶液里的生物分子的结构。

冷冻电子显微镜，就是应用冷冻固定术，在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术。冷冻电子显微镜是重要的结构生物学研究方法，是获得生物大分子结构的重要手段。

具体操作时，先将样品冷冻起来然后保持低温放进显微镜，高度相干的电子作为光源从上面照下来，透过样品和附近的冰层，受到散射。再利用探测器和投射系统把散射信号成像记录下来，最后进行信号处理，得到样品结构。

雅克·迪波什（JacquesDubochet）

年生于瑞士，年博士毕业于日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学，瑞士洛桑大学生物物理学荣誉教授。Dubochet博士领导的小组开发出真正成熟可用的快速投入冷冻制样技术制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品，随着冷台技术的开发，冷冻电镜技术正式推广开来。

约阿基姆·弗兰克（JoachimFrank）

德裔生物物理学家，现为哥伦比亚大学教授。他因发明单粒子冷冻电镜（cryo-electronmicroscopy）而闻名，此外他对细菌和真核生物的核糖体结构和功能研究做出重要贡献。弗兰克年入选为美国艺术与科学、美国国家科学院两院院士。年获得本杰明·富兰克林生命科学奖。

理查德·亨德森（RichardHenderson）

苏格兰分子生物学家和生物物理学家，他是电子显微镜领域的开创者之一。年，他与NigelUnwin通过电子显微镜研究膜蛋白、细菌视紫红质，并由此揭示出膜蛋白具有良好的机构，可以发生α-螺旋。近年来，亨德森将注意力集中在单粒子电子显微镜上，即用冷冻电镜确定蛋白质的原子分辨率模型。

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。年的诺贝尔化学奖被授予JacquesDubochet，JoachimFrank和RichardHenderson，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。直到年，RichardHenderson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。

JoachimFrank则让该项技术获得广泛应用。在至年间，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。

JacquesDubochet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。

根据这些发现，电子显微镜的每个螺母和螺栓已经被优化。年达到理想的原子分辨率，研究人员现在可以定期生产生物分子的三维结构。在过去几年中，科学文献充满了从抗生素抵抗的蛋白质到Zika病毒表面的各种图像。生物化学正在面临爆炸性的发展，一切都是一个令人兴奋的未来。

关于诺贝尔化学奖的一些冷知识

从年到今年年，诺贝尔化学奖一共颁发了次，63次只颁发给了一位获奖者。

到目前为止，只有4位女性获得诺贝尔化学奖。

只有一位科学家，FrederickSanger，获得两次诺贝尔化学奖，分别在年和年。

最年轻的诺贝尔化学奖得主是FredericJoliot，他在年获此殊荣。

最年长的诺贝尔化学奖得主是JohnB.Fenn，他在年获此殊荣。

自年首次颁奖以来，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，年至年，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。

（来源：化学加；编辑：研究生新媒中心黎梓浩）

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