Nobelova nagrada za kemijo je šla v roke treh znanstvenikov, ki so omogočili, da s krioelektronskimi mikroskopi lahko preučujemo biološke molekule in viruse – do atoma natančno.
Nobelovo nagrado za kemijo so letos prejeli švicarski znanstvenik Jacques Dubochet, nemško-ameriški znanstvenik Joachim Frank in britanski znanstvenik Richard Henderson. Dobili so jo za razvoj krioelektronske mikroskopije. Gre za posebej natančno metodo preučevanja molekul z ločljivostjo na ravni atomov, v tridimenzionalni obliki. To znanstveniki dosežejo pri izjemno nizkih, kriogenskih temperaturah, ki jih običajno dosežejo z uporabo tekočega dušika.
Zamrznjena slika
Z najnovejšimi krioelektronskimi mikroskopi lahko raziskovalci biološke molekule opazujejo »v živo«, kar je pomembno za razvoj bioloških zdravil. Pred razvojem te vrste mikroskopije so bili elektronski mikroskopi primerni le za preučevanje »nežive« materije, saj so močni elektronski curki biološke gradnike uničili. Krioelektronska mikroskopija je manj invazivna. »Znanstveniki lahko zdaj biomolekule »zamrznejo« sredi gibanja in opazujejo procese, ki jih nikoli prej niso mogli opazovati,« so sporočili s Kraljeve švedske akademije znanosti, ki podeljuje Nobelove nagrade.
Nagrade, kot običajno, prihajajo z nekajletnim do nekajdesetletnim zamikom. Trije nagrajeni znanstveniki so si nagrado razdelili, ker so vsak v svojem obdobju prispevali h končnemu uspehu krioelektronske mikroskopije. Joachim Frank je tehnologijo začrtal že med letoma 1975 in 1986, so sporočili iz Stockholma. Razvil je metodo procesiranja mikroskopskih slik, s katero je bilo mogoče več slabo ločljivih dvodimenzionalnih slik združiti v natančen tridimenzionalni prikaz molekul.
Nadalje je Jacques Dubochet v zgodnjih osemdesetih k razvoju elektronske mikroskopije prispeval – vodo. Ta namreč pri uporabi elektronskega mikroskopa izhlapeva, kar povzroči, da biološke molekule propadejo. Dubochetu pa je uspelo vodo »ujeti« – hlape je tako hitro ohladil, da so se strnili okrog biološkega vzorca, ki je tako lahko ohranil svojo naravno strukturo. Richard Henderson pa je, kot zadnji, v devetdesetih letih prejšnjega stoletja uspel z elektronskim mikroskopom ustvariti tridimenzionalno sliko proteinov, v kateri je bilo mogoče prepoznati njihovo atomsko strukturo.
V Sloveniji na tovrstni mikroskop še čakajo
»Po teh odkritjih so elektronske mikroskope izpopolnjevali do zadnjega vijaka,« so pot do uspeha opisali v odboru za Nobelove nagrade. »Zaželena resolucija na atomski ravni je bila dosežena leta 2013 in poslej si lahko znanstveniki rutinsko ogledujejo tridimenzionalne podobe biomolekul. V zadnjih nekaj letih se je znanstvena literatura napolnila s podobami vseh mogočih struktur, od proteinov, ki povzročajo odpornost na antibiotike, do podob površine virusa zika.« Prav krioelektronska mikroskopija je omogočila nove pristope k zdravljenju posledic tega nevarnega virusa, ki povzroča poškodbe v možganih novorojenčkov. »Biokemija se sooča z izjemnim napredkom in pred njo je vznemirljiva prihodnost,« so napovedali v Stockholmu.
V Sloveniji krioelektronskega mikroskopa za zdaj še ni. »Zelo si prizadevamo, da bi ga lahko kupili, saj gre za tehnologijo, ki bi nam omogočila velik napredek v raziskovanju,« pravi profesor Roman Jerala s Kemijskega inštituta. Cena tovrstnega mikroskopa je 1,5 do 2 milijona evrov, za zdaj pa si slovenski znanstveniki pri raziskavah pomagajo s krioelektronskimi mikroskopi sodelavcev v tujini.
Danes bodo na Švedskem razglasili še prejemnika Nobelove nagrade za književnost, jutri pa nagrajenca za mir.
