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诺贝尔化学奖授予三位物理学家,他们为医学生物学发展提供了有力武器——超清美图

 zhaozhaozhao3 2017-10-05

婆婆会绣花,可是看到这张图也傻眼了:电脑绣的花真复杂啊!

冷冻电镜技术描绘的寨卡病毒结构图(来源:瑞典皇家科学院)


近日,2017年诺贝尔化学奖被授予瑞士、美国和英国三位科学家Jacques Dubochet,Joachim Frank和Richard Henderson,以表彰他们对“冷冻电子显微镜 (cryo-electronmicroscopy)”技术作出的卓越贡献。 


多亏了他们,自1990年至今的不到30年时间内,电子显微技术从只能看到无生命的模糊图像,发展为可轻松捕获生物分子的清晰3D结构。


1665年,荷兰人列文虎克第一次画下显微镜下看到的细胞


1988年日本人利用电子显微镜拍摄到噬菌体


2013年3DScience.com发布禽流感病的扫描电子显微成像


2013年后,电子显微镜的分辨率已达到原子级别。诺贝尔奖官方网站公布的图像展示了电子显微分辨率的今昔对比:



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,显微技术的进步在其中无疑起到了重要作用!诺贝尔奖网站称,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。”

控制心脏节律的蛋白复合物冷冻电镜结构图(来源:瑞典皇家科学院)


冷冻电镜技术进步在哪里?先声医学诊断有限公司研发副总裁陈维之博士,一位活跃在中美医学/分子生物学界的专家在接受MED24采访时说:


“2017年诺贝尔化学奖授予了物理学家,实至名归,因为他们为医学生物学发展提供了有力武器!这也愈发凸显了多学科交叉与技术平台革新对于生物医学领域发展的重要性。来个不恰当的比喻,这三位科学家,一个研究怎么照相,一个研究怎么把照片合成三维结构,另一个研究怎么摆姿势,最终拍出了前所未有的好照片,让我们看清了生物大分子。


曾经,结构生物是这样观察生物大分子结构的——蛋白结晶 X射线衍射进行蛋白质分子或者复合物的结构解析,而得到足量优质的蛋白或复合物晶体则需要科学家大量繁重的工作、高超的操作经验、外加难得的好运气。


委内瑞拉马脑炎病毒冷冻电镜结构图,提示了病毒核衣壳装配、毒力衰减,宿主识别及中和的机制(来源:Baylor医学院)


冷冻电镜技术的突破,使结构生物学家仅利用少量样品,无需结晶,仅用常规流程即可迅速解析复杂大分子的原子分辨率水平的三维结构。很多复杂跨膜蛋白与蛋白复合体的原子分辨率结构被迅速解析,推动结构生物学进入了井喷式的发展阶段。而与重要疾病相关联的蛋白分子的解析,将极大地疾病机理研究与靶点蛋白的功能机制研究,进而为治愈人类疾病提供有效药物靶点。

【陈维之,中国协和医科大学医学博士,哈佛医学院博士后、 讲师,十余年生物技术企业研发经验。曾任国家北方基因组中心技术总监、金唯智中国研发与运营总监,现任先声医学诊断有限公司研发副总裁】


 感谢科学家几十年的努力,让我们看清微观世界大自然的造化神奇。接下来,让我们欣赏显微技术帮我们拍下的更多精美而奇妙的图片,你能认出这是什么吗


中秋佳节刚过,但愿你没有把这张照片看是五仁月饼,或蓝莓蛋挞:

其实这是电子显微镜下的人类肝细

其实这是电子显微镜下的人类肝细胞,肝脏中最主要的细胞成员,背负着生产蛋白质、 胆汁,对体内各种物质例如激素、药物和酒精代谢等重任。(图片来源:匹兹堡大学)

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