Maailma uurimine molekulaarsel tasemel on keeruline. Kuid proovida keskenduda liikuvatele molekulidele on veelgi hirmuäratavam ülesanne. Selle aasta Nobeli keemiapreemiaga austatakse kolme teadlase tööd, kes on välja töötanud tehnika, mille abil elu minisüklilised ehitusplokid kiiresti külmutada ja neid lähemalt uurida.
Seotud sisu
- Inim, kes leiutas nitroglütseriini, kohutas dünamiiti
Keemias seostub struktuur sageli tugevalt molekuli funktsioneerimisega ja seetõttu võivad teadlased, uurides põhjalikult struktuure, mis moodustavad kogu eluala - viirustest taimede ja inimesteni välja, töötada haiguste paremaks raviks ja raviks.
"Pilt on mõistmise võti, " seisab Rootsi Kuningliku Teaduste Akadeemia auhinna väljakuulutamise pressiteates.
Alates 1930. aastatest on elektronmikroskoobid, milles objektide pisidetailide kuvamiseks kasutatakse elektronide kiirte, võimaldanud teadlastel pilgu heita meie maailma kõige väiksematele osadele. Kuid elusate organismide struktuuride uurimisel pole see tehnoloogia ideaalne, kirjutab Laurel Hamers Science News'ile .
Elektronmikroskoobi nõuetekohaseks toimimiseks peab proov olema vaakumis, mis kuivab elusad kuded ja võib moonutada mõnda struktuuri, mida teadlased loodavad uurida. Proovi pommitatakse ka kahjuliku kiirgusega. Muud tehnikad, näiteks röntgenkristallograafia, ei saa elu oma loomulikus olekus pildistada, kuna see eeldab, et huvipakkuvad molekulid püsiksid jäigalt kristalliseerunud.
Šoti molekulaarbioloogi Richard Hendersoni jaoks olid need piirangud elusrakkude moodustavate molekulide vaatamiseks lihtsalt teostamatud. Alates 1970. aastatest töötas ta välja meetodi, mille abil valk kuvati elektronmikroskoobi abil kuni aatomi tasemeni, teatas Erik Stokstad of Science . Mikroskoop seati väikese energiatarbega, mis tekitas uduse pildi, mida hiljem oli võimalik molekuli korduvate mustrite juhtimisel muuta kõrgemaks eraldusvõimeks.
Aga mis juhtuks, kui proovid ei oleks korduvad? Sealt tuli sisse saksa biofüüsik Joachim Frank. Ta töötas välja töötlemismeetodi, mille abil luuakse korduvate molekulide teravad kolmemõõtmelised kujutised. Ta tegi vähese energiatarbega pilte paljude erinevate nurkade alt ja kasutas seejärel arvutit sarnaste objektide rühmitamiseks ja nende teravustamiseks, luues elava molekuli 3D mudeli, teatas Kenneth Chang New York Timesist .
1980. aastate alguses mõtles Šveitsi biofüüsik Jacques Dubochet välja viisi niiskete proovide kasutamiseks elektronmikroskoobi vaakumis. Ta leidis, et suudab orgaaniliste molekulide ümber kiiresti külmutada vee, mis säilitas nende kuju ja struktuuri vaakumi moonutava tõmbe all.
Koos on need tehnikad "avanud sisuliselt omamoodi uue, seni ligipääsmatu struktuuribioloogia ala", ütles Henderson krüoelektronmikroskoopia kohta intervjuus Nobel Media Adam Smithile.
Alates avastustest on teadlased töötanud selle tehnika eraldusvõime pideva täiustamise nimel, võimaldades väikseimatest orgaanilistest molekulidest veelgi detailsemaid pilte, teatas Ben Guarino Washington Postist . See meetod on leidnud laialdast kasutamist molekulaarbioloogias ja isegi meditsiinis. Näiteks hävitava Zika viiruse epideemia tagajärjel suutsid teadlased krüoelektronmikroskoopia abil kiiresti viiruse struktuuri kindlaks teha, mis võib aidata vaktsiinide tootmisel.
"See avastus sarnaneb molekulide Google Earthiga, " ütleb Ameerika keemiaühingu president Allison Campbell, teatas Sharon Begley STAT-ist. Seda krüoelektronmikroskoopiat kasutades saavad teadlased nüüd suumida, et uurida Maa elu pisimaid detaile.
