Что такое криоэлектронная микроскопия и почему за нее дают Нобелевскую премию

Нобелевская премия 2017 года в области химии досталась трем ученым из Швейцарии, США и Великобритании. Жак Дюбоше, Йоахим Франк и Ричард Хендерсон получат награду за «разработку метода криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул с высоким разрешением в растворе». Вместе с редакцией научно-популярного портала «Чердак» разобрались, что это за метод и чем он так заинтересовал Нобелевский комитет.

?
Что такое криоэлектронная микроскопия?

С начала XX века ученые пытались понять, как устроены "кирпичики" жизни — белки, ДНК и РНК — и пытались найти подходящие инструменты для их изучения. Такими инструментами стали рентгеновская кристаллография и ЯМР-спектроскопия. Но у этих методов есть свои ограничения: к примеру, для кристаллографии, как видно из названия, нужны хорошо организованные кристаллы, которые далеко не всегда можно получить.

В 60-х годах XX века люди начали пытаться смотреть на биологические объекты с помощью электронного микроскопа (это такой микроскоп, в котором вместо светового потока, как в обычном оптическом микроскопе, используется пучок электронов). Но получалось не очень: электронный микроскоп не справлялся с "живой" материей.

"Основная проблема в электронной микроскопии в чем? Чтобы электроны свободно летели в колонне электронного микроскопа, нужен вакуум. Без вакуума они далеко не улетят. В вакуум вы не можете поместить какой-то биологический объект без обработки, потому что он очень влажный, весь вакуум сразу же испортится", — объясняет профессор РАН, доцент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ Ольга Соколова.

Жак Дюбоше добавил в процесс воду: в конце 80-х годов он научился очень быстро ее замораживать, чтобы она создавала вокруг образца пленку, и тот сохранял бы свою форму в вакууме. "Лед Дюбоше — это специальный лед, который не рассеивает электроны. Вы его не видите, вы видите только молекулы, которые заморожены в этом льду", — пояснила Соколова.

В 1990 году Ричард Хендерсон первым сумел получить с помощью электронного микроскопа трехмерное изображение белка родопсина в разрешении до отдельных атомов. Мембранные белки очень трудно кристаллизовать, поэтому криоэлектронная микроскопия — едва ли не единственный способ изучить их структуру.

Нобелевский комитет пишет, что метод криоэлектронной микроскопии "перевел биохимию в новую эру". Более того, метод успел засветиться и в других Нобелевских премиях. Тому Стайц, Венкатраман Рамакришнан и Ада Йонат в 2009 году получили награду за определение структур рибосомы — и они сделали это именно с помощью криоэлектронной микроскопии.

?
Почему это важно?

Нобелевский комитет пишет, что метод криоэлектронной микроскопии "перевел биохимию в новую эру".

"Это один из самых быстроразвивающихся методов, который позволяет много чего получить — структуры белков, вирусов, макромолекул. Этот метод сейчас находится на острие науки", — считает заведующий лабораторией электронной микроскопии НИЦ "Курчатовский институт" Александр Васильев.

Более того, метод успел засветиться и в других Нобелевских премиях. Тому Стайц, Венкатраман Рамакришнан и Ада Йонат в 2009 году получили награду за определение структур рибосомы — и они сделали это именно с помощью криоэлектронной микроскопии.

?
Используется ли этот метод в российской науке?

Заведующий отделом электронной микроскопии НИИ ФХБ имени А.Н. Белозерского МГУ Игорь Киреев посетовал, что в России популярный во всем мире метод криоэлектронной микроскопии пока не очень распространен.

"В стране, конечно, есть несколько таких приборов, например, в Курчатовском институте есть два прибора, которые могут это делать. Но этого недостаточно", — считает ученый.

Доцент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Ольга Соколова согласна с коллегой. "У нас некоторое количество людей есть, которые этим занимаются, но их, к сожалению, очень мало", — подчеркнула Соколова.

В июне 2017 года в Москве прошла конференция по криоэлектронной микроскопии, организованная биофаком МГУ и НИИ ФХБ имени А. Н. Белозерского. "Мы хотели общество так настроить, чтобы все осознали, что нам нужны инвестиции в этом направлении. И вот очень удачно Нобелевскую премию присудили именно за это, это подтверждает правильность нашей стратегии", — считает Киреев.

Ольга Добровидова

Полную версию материала читайте на сайте научно-популярного портала «Чердак»

{{item.group_date}}

По материалам: ТАСС.RU

About The Author

Быть в курсе новостей.

Похожие материалы

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *