Krio-elektronmikroszkópiáért kapják a kémiai Nobel-díjat

Jacques Dubochet, Joachim Frank és Richard Henderson a biomolekuláris kutatásokban, a biomolekuláris struktúrák nagyfelbontású vizsgálata során alkalmazott módszer kidolgozásáért részesül az elismerésben - fogalmazott indoklásában az illetékes bizottság.

Hozzátették, hogy az eljárás forradalmasítja a biokémiát. Nemsokára atomi szinten is részletes képet nyerhetünk az élet komplex gépezetéről - írták. A krio-elektronmikroszkópia egyszerre egyszerűsíti és fejleszti a képalkotást a biomolekulákról, a módszer révén új korszakába lépett a biokémia - fogalmazott a testület.

A kép kulcsfontosságú a megértésben. A tudományos áttörések gyakran alapulnak az emberi szem számára láthatatlan dolgok láthatóvá tételén. A biokémia területén azonban régóta sok a fehér folt, mert a rendelkezésre álló technológia nemigen volt alkalmas a képalkotásra az élet molekuláris gépezetének nagy részéről. A krio-elektronmikroszkópia változást hoz ebben: a kutatók most már képesek lefagyasztani biomolekulákat és láthatóvá tenni olyan folyamatokat, amelyek eddig láthatatlanok voltak. Ez döntő jelentőségű az élet kémiájának megértésében és többek közt a gyógyszerkészítmények fejlesztésében.

Sokáig úgy vélték, az elektronmikroszkóp egyedül az élettelen minták vizsgálatára alkalmas, mert az erőteljes elektronnyaláb elpusztítja a biológiai mintát. 1990-ben azonban Richard Hendersonnak sikerült elektronmikroszkópot használva háromdimenziós képet alkotnia egy fehérjéről atomi felbontásban. Ez az áttörés bizonyította a technológiában rejlő lehetőséget.

Joachim Frank volt az, aki általánosan alkalmazhatóvá tette a módszert. 1975 és 1986 között olyan képfeldolgozó eljárást fejlesztett ki, amely elemezte és éles háromdimenziós struktúrákká alakította az elektronmikroszkóp életlen kétdimenziós felvételeit.

Jacques Dubochet vizet adott az elektronmikroszkóphoz. A folyékony víz elpárolog a szerkezet vákuumában, ami által összeomlanak a biomolekulák. Az 1980-as évek elején a svájci tudósnak sikerült vizet vitrifikálnia - ennek során a víz a fagyáspont alatt üvegszerű, nem kristályos szilárd fázisba megy át - ami által lehetővé vált a biomolekulák természetes formájának megőrzése, még a vákuumban is.

A három kutató felfedezései nyomán optimalizálták az elektronmikroszkóp minden "porcikáját". A rég vágyott atomi felbontást 2013-ra sikerült elérni, a tudósok pedig ma már rutinszerű eljárással képesek háromdimenziós struktúrák előállítására a biomolekulákról. 

Az elmúlt években a tudományos irodalom megtelt ilyen, többek között az antibiotikum-rezisztenciát okozó fehérjékről vagy éppen a Zika-vírus felszínéről készült képekkel.

A biokémia robbanásszerű fejlődés előtt áll - összegezte az akadémia. 

A kitüntetettek összesen 9 millió svéd koronával gazdagodnak, a díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik.

A 76 éves Jacques Dubochet biofizikus a svájci Lausanne Egyetemen kutatott, egész tudományos munkásságát az elektronmikroszkópiának és a krio-elektronmikroszkópiának szentelte. 

1967-ben végzett a Lausanne-i Egyetem biológia karán, majd a Genfi Egyetemen tanult, ahol már DNS-ek elektronmikroszkópiai tanulmányozásával foglalkozott. 1970-76 között a Heidelbergi Európai Molekuláris Biológiai Laboratóriumban vezetett kutatócsoportot. 1987 óta a Lausanne-i Egyetem professzora.

Joachim Frank 1940-ben Németországban született, jelenleg a New York-i Columbia Egyetemen a nevét viselő kutatólaboratórium vezetője. Őt tartják az egy partikulumú krio-elektronmikroszkópiai eljárás létrehozójának. 

A Freiburgi Egyetem fizika karán végzett, majd a Max Planck Biokémiai Intézetben végezte PhD tanulmányait.

Kutatóként dolgozott a Kaliforniai Műszaki Egyetem Jet Propulsion Labiratóriumában, a Kaliforniai Egyetemen, a Cornell Egyetemen és az angliai Cambridge-i Egyetemen. 

2003 óta a Columbia Egyetem tanára, 2008 óta professzora. Munkásságáért megkapta a Benjamin Franklin-medált és a Wiley-díjat is.

Az 1945-ben született Richard Henderson skót mikrobiológus és biofizikus a Cambridge-i Egyetem mikrobiológiai MRC Laboratóriumának kutatója. Az Edinburgh-i Egyetemen fizikát tanult, majd a Cambridge-i Egyetem molekuláris biológia laboratóriumában végezte PhD tanulmányait. 1973 óta a laboratórium kutatója, 1996 és 2006 között igazgatója volt. 

Számos tudományos díj kitüntetettje, megkapta egyebek között a brit Királyi Társaság Copley-medálját és az Alexander Hollaender-díjat a biofizika területén.

A kémiai Nobel-díj és kitüntetettjei

A kémiai Nobel-díjat 1901 óta most 109. alkalommal ítélték oda, 8 alkalommal nem osztották ki. Az elismerésben 63 alkalommal részesült egy tudós, 23 alkalommal kettő és 23 alkalommal három. A díjat a mostaniakkal együtt eddig 178 tudósnak ítélték oda, de a kitüntetettek száma ténylegesen 177, mivel az angol Frederick Sanger - eddig egyedüliként - két alkalommal (1958, 1980) is részesült az elismerésben.

A kitüntetettek átlagéletkora 58 év. Az eddigi legfiatalabb nyertes 1935-ben az akkor 35 éves Frédéric Joliot-Curie volt, a legidősebb pedig 2002-ben az akkor 85 éves John B. Fenn. Az 1954-ben kémiai Nobel-díjjal kitüntetett amerikai Linus Pauling 1962-ben Nobel-békedíjat is kapott, egyúttal ő az egyetlen Nobel-díjas, akinek egyik kitüntetésen sem kellett mással osztozkodnia. A legtöbb díjazottat, szám szerint 53-at biokémiai kutatásaikért jutalmazták.

Az eddigi kitüntetettek között 4 nő van: Marie Curie 1911-ben, a lánya, Irene Joliot-Curie 1935-ben, Dorothy Crowfoot Hodgkin 1964-ben, Ada Jonat pedig 2009-ben nyerte el a díjat. Marie Curie és Dorothy Crowfoot Hodgkin egyedül vették át a kitüntetést, Marie Curie 1903-ban a fizikai Nobel-díjat is megkapta. 

Két kémiai Nobel-díjas nem vehette át a neki ítélt kitüntetést: a náci Harmadik Birodalom hatóságai arra kényszerítették Richard Kuhnt, majd Adolf Butenandtot, hogy a nekik 1938-ban, majd 1939-ben megítélt kémiai Nobel-díjat visszautasítsák. A két tudós csak a második világháború után vehette át az elismerést, az azzal járó pénzösszeg viszont - az alapító Alfred Nobel rendelkezései miatt - már nem járt nekik. 

Az eddig egyetlen díjazott házaspár a Nobel-díjas "csúcstartó" Curie-családból került ki: Irene és férje, Frédéric Joliot-Curie 1935-ben együtt kapták meg a kémiai elismerést. 

Magyar születésű tudósok közül eddig öten kaptak kémiai Nobel-díjat. Az 1925. évit a Németországban élt Zsigmondy Richárd vehette át "a kolloid oldatok heterogén természetének magyarázatáért". Az 1943. évit a Németországban, Dániában és Svédországban élt Hevesy György kapta "a kémiai folyamatok kutatása során az izotópok indikátorként való alkalmazásáért". 1986-ban a Kanadában élő Polányi János megosztva kapta a díjat "a kémiai reakciók folyamatának jobb megértését szolgáló kutatásaiért, reakciódinamikai felismeréseiért". 1994-ben az Egyesült Államokban élő Oláh Györgynek "a pozitív töltésű szénhidrogének tanulmányozása terén elért eredményeiért", míg 2004-ben az Izraelben élő Avram Hershkónak (Herskó Ferencnek) a sejtbiológia terén elért alapvető kutatási eredményeiért ítélték oda a kémiai Nobel-díjat. 

Az elmúlt évtized kémiai Nobel-díjasai:

2007 - Gerhard Ertl német kutató a szilárd felületeken végbemenő kémiai reakciók vizsgálatáért.

2008 - Roger Tsien és Martin Chalfie amerikai, valamint Simomura Oszamu japán tudós a fehérjék kutatásában végzett munkásságukért, a zöld fluoreszcens protein (GFP) felfedezéséért és hasznosításáért.

2009 - Ada Jonat izraeli, Thomas Steitz amerikai és Venkatraman Ramakrishnan indiai születésű amerikai kutató a riboszóma szerkezetének és funkciójának tanulmányozásáért.

2010 - Az amerikai Richard F. Heck, a japán Negisi Ei-icsi és Szuzuki Akira a szénatomok új és hatékony összekapcsolásáért, amely lehetővé teszi a mindennapi életet befolyásoló komplex molekulák építését.

2011 - Az izraeli Daniel Shechtman (Sehtman) a kvázikristályok felfedezéséért.

2012 - Az amerikai Robert J. Lefkowitz és Brian K. Kobilka fehérjekutatásaikért.

2013 - Martin Karplus osztrák-amerikai, Michael Levitt brit-amerikai és Arieh Warshel izraeli-amerikai tudósok a komplex kémiai rendszerek modellezéséért.

2014 - Az amerikai Eric Betzig, William E. Moerner és a német Stefan Hell a nanoszkópiáért.

2015 - Tomas Lindahl svéd, Paul Modrich amerikai és Aziz Sancar török származású amerikai kutatók a DNS-javítás mechanizmusvizsgálataiért.

2016 - Jean-Pierre Sauvage francia, Sir J. Fraser Stoddart brit és Bernard L. Feringa holland tudósok a molekuláris gépek kutatásáért.