刚刚颁布的2017诺贝尔化学奖最终花落近两年突然火热的冷冻电镜技术,这项技术使生物分子成像变得更加简单,将生物化学带入了一个新纪元。有句老话说得好:“凡事眼见为实”。实际上,在科研领域也是如此。很多科学上的重大突破都是在将原本我们不可见的研究物体想方设法可视化之后才获得的。但无论科技如何进步,想要绘制一副精确的生物化学地图还是有些难度的,毕竟,生命体中的分子机制又快速又复杂,我们谁也没见过。
直到有一天,冷冻电子显微镜横空出世,改变了一切。研究人员可以将生物分子的中间运动状态进行冷冻,让原本不可能看见的过程变得可视化。无论是拓宽对生命的理解,还是加速对新药的研制,这一发明都意义非凡。其实,我们队电子显微镜并不陌生,可能很多人在工作中经常用到它。长久以来,电子显微镜给我们的印象总是观察一些没有生命的物质。这是因为,强劲的电子源会摧毁生命材料。
但在1990年,获奖者之一,Richard Henderson居然成功用电子显微镜完成了蛋白质的原子级分辨率三维成像,这一突破性进展开启了技术革命的大门。另一位获奖者Joachim Frank在1975~1986年间开发了一种图像处理技术,能将电子显微镜模糊的二维图像转化成清晰的三维结构图。
第三位获奖者Jacques Dubochet则率先将水玻璃化,解决了液态水在电子显微镜中蒸发而破坏生物分子结构的问题。经过这一系列的伟大发现,冷冻电镜渐渐成形,并日趋完善。与以往的生物结构学研究主要方法——X涉嫌衍射(观察对象需结晶,但很多生物大分子难以结晶)和核磁共振(可分析的分子大小有限)相比,冷冻电镜可以保持生物大分子的活性状态。
如今,对于众多科研人员而言,想得到生物分子的三维结构图像已不是什么难事。不信,你看看过去几年发表的科学文献,里面充满了各种精美的蛋白质结构图。生物化学领域正在进行着爆炸式的发展!