เทคนิคการถ่ายภาพที่ตรึงวัตถุทางชีววิทยาขนาดเล็กเว็บสล็อตออนไลน์ เช่น โปรตีนและไวรัสให้อยู่กับที่ เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเข้าไปในโครงสร้างของพวกเขาในระดับอะตอม ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2017 จากผู้พัฒนาJacques Dubochet จากมหาวิทยาลัยโลซานน์ในสวิตเซอร์แลนด์ Joachim Frank แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและ Richard Henderson จากห้องปฏิบัติการ MRC ของอณูชีววิทยาในเคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษ ได้รับรางวัลจากการสนับสนุนการพัฒนาเทคนิคที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน Academy of Sciences ประกาศเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม ทั้งสามจะแบ่งปันรางวัลมูลค่า 9 ล้านโครนสวีเดน (ประมาณ 1.1 ล้านเหรียญสหรัฐ)
Sara Snogerup Linse ประธานคณะกรรมการโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2017
กล่าวว่า “ตอนนี้เราสามารถเห็นรายละเอียดที่ซับซ้อนของของเหลวในร่างกายทุกๆ หยดแล้ว เราจึงเข้าใจได้ว่าสารเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร ทำหน้าที่อย่างไร และทำงานร่วมกันอย่างไร” งานแถลงข่าว. “เรากำลังเผชิญกับการปฏิวัติทางชีวเคมี…. อีกไม่นานความลับก็ไม่มีอีกแล้ว”
แอนดรูว์ เมอร์เรย์ นักชีววิทยาระบบที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ปรบมือให้กับตัวเลือกนี้ “คนเหล่านี้ทำงานโดยอาศัยเทคนิคที่สำคัญอย่างเหลือเชื่อ” เขากล่าวว่ารางวัลนี้ “ยกย่องผู้ที่ทำวิทยาศาสตร์เพื่อประโยชน์ของวิทยาศาสตร์…. เป้าหมายสูงสุดคือการได้เห็นโมเลกุลอย่างใกล้ชิดและเป็นส่วนตัว”
ในการทำแผนที่แนวนอนของโมเลกุลในขนาดที่เล็กเพียงหนึ่งในสิบของนาโนเมตร
และช่วยถอดรหัสหน้าที่ของพวกมัน นักชีววิทยาเชิงโครงสร้างได้อาศัยเครื่องมือสองอย่างมายาวนาน: นิวเคลียสเรโซแนนซ์เรโซแนนซ์หรือ NMR, สเปกโทรสโกปี และผลึกเอ็กซ์เรย์
แต่เทคนิคทั้งสองมีข้อจำกัด ผลึกเอ็กซ์เรย์สร้างภาพสามมิติของโครงสร้างของโมเลกุลโดยการสะท้อนรังสีเอกซ์ออกจากโมเลกุลที่ตกผลึกและสร้างโครงสร้างของโมเลกุลขึ้นใหม่ตามรูปแบบการเลี้ยวเบนเหล่านั้น “แต่โปรตีนจำนวนมากไม่สามารถตกผลึกได้ ดังนั้นโครงสร้างของพวกมันจึงไม่สามารถเข้าถึงได้โดยจิตของนักชีวเคมี” เมอร์เรย์กล่าว ในขณะเดียวกัน NMR ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาโมเลกุลทางชีววิทยาในสารละลาย เช่น น้ำ แต่โดยทั่วไปแล้วการใช้ NMR นั้นจำกัดเฉพาะโปรตีนที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก
ป้อนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบเย็นหรือไครโอ-EM ในปี 1970 เฮนเดอร์สันได้พยายามใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบธรรมดาเพื่อศึกษาโปรตีนที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์เป็นครั้งแรก เขาไม่สามารถตกผลึกโปรตีนได้ และไม่ต้องการเอาโปรตีนออกจากเยื่อหุ้ม จึงเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีน
เรื่องราวดำเนินต่อไปหลังจากภาพ
COLD SPOTS ในปี 1984 Jacques Dubochet ใช้ชั้นบาง ๆ ของ “น้ำที่เป็นแก้ว” ซึ่งถูกแช่แข็งที่อุณหภูมิ ‒196° องศาเซลเซียส เพื่อปกป้องตัวอย่างไวรัส Forest Semliki จากการคายน้ำในสุญญากาศของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ไวรัสแต่ละตัวมีขนาดประมาณ 500 อังสตรอมหรือ 50 นาโนเมตร เทคนิคนั้นกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบเย็น
M. ADRIAN ET AL / NATURE 1984
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไม่เหมาะสำหรับการศึกษาโมเลกุลทางชีววิทยา เทคนิคนี้ทำงานโดยส่องลำแสงอิเล็กตรอนผ่านตัวอย่างและสังเกตว่าอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนไปจากวัสดุที่ผ่านเข้าไปอย่างไร รูปแบบของความโก่งตัวเหล่านี้แสดงให้เห็นโครงสร้างอะตอมของวัสดุ แต่ลำแสงอิเล็กตรอนอันทรงพลังสามารถเผาวัสดุเมื่อผ่านเข้าไป ทำให้ลำแสงอ่อนลงและทำให้เกิดภาพที่คลุมเครือ ข้อเสียอีกประการหนึ่ง: วัสดุจะต้องอยู่ในสุญญากาศในกล้องจุลทรรศน์ และทำให้น้ำภายในโมเลกุลทางชีววิทยาระเหยและทำให้รูปร่างของพวกมันบิดเบี้ยว
เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ ในปีพ.ศ. 2518 เฮนเดอร์สันได้วางโปรตีนจากแบคทีเรียไว้ในเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อคงโครงสร้างไว้ภายในกล้องจุลทรรศน์และปิดเมมเบรนด้วยสารละลายกลูโคสเพื่อป้องกันไม่ให้แห้ง เขาใช้ลำแสงอิเล็กตรอนที่อ่อนกว่าเพื่อลดความเสียหาย เนื่องจากลำแสงนั้นอ่อนกว่า ภาพจึงคลุมเครือกว่าที่ควรจะเป็นด้วยลำแสงที่เต็มกำลัง แต่เนื่องจากโปรตีนในตัวอย่างของเขาถูกจัดวางในทิศทางเดียวกัน เฮนเดอร์สันจึงสามารถรวบรวมภาพที่คลุมเครือจากโปรตีนแต่ละตัวในเมมเบรนเพื่อสร้างภาพที่คมชัดขึ้นได้หนึ่งภาพ จากนั้นเขาก็เปลี่ยนเมมเบรนในลักษณะนี้ จับโปรตีนในทิศทางต่างๆ และรวบรวมภาพ 2 มิติเหล่านั้นเพื่อดูโครงสร้างของโปรตีนในสามมิติ ภาพลักษณ์ในขณะที่ปรับปรุงจากความพยายามที่ผ่านมา
ความก้าวหน้าอย่างหนึ่งดังกล่าวมาจากแฟรงค์ ซึ่งกำลังแก้ปัญหาเรื่องการปฐมนิเทศ โปรตีนส่วนใหญ่ในตัวอย่างไม่เหมือนกับโปรตีนของเฮนเดอร์สัน โปรตีนส่วนใหญ่ในตัวอย่างจะไม่ถูกจัดทิศทางไปในทิศทางเดียวกันและพร้อมที่จะรวบรวมได้อย่างสะดวก วิธีแก้ปัญหาของ Frank ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1981 คือการสร้างอัลกอริธึมของคอมพิวเตอร์เพื่อสแกนภาพเพื่อค้นหาโปรตีนที่มุ่งไปในทิศทางเดียวกันและจัดกลุ่มเข้าด้วยกัน เช่นเดียวกับภาพที่ Henderson รวบรวมไว้ แต่ละกลุ่มในภาพของ Frank จะถูกรวบรวมเพื่อสร้างภาพที่คมชัดยิ่งขึ้น สล็อตออนไลน์
