Una tecnica rivoluzionaria chiamata microscopia crioelettronica, che ha scrutato più da vicino il virus Zika e un enzima di Alzheimer, guadagnato scienziati Jacques Dubochet, Mercoledì Joachim Frank e Richard Henderson hanno ricevuto il Premio Nobel per la Chimica.
Grazie al "metodo cool" del team internazionale, che utilizza fasci di elettroni per esaminare le strutture più piccole delle cellule, "i ricercatori possono ora congelare le biomolecole durante il movimento e visualizzare processi che non hanno mai visto in precedenza, ", ha detto il comitato del Nobel per la chimica.
Questo è stato "decisivo sia per la comprensione di base della chimica della vita che per lo sviluppo dei prodotti farmaceutici, "aggiunse.
Il metodo di imaging ultrasensibile consente di congelare le molecole e studiarle nella loro forma naturale, senza bisogno di coloranti.
Ha messo a nudo dettagli mai visti prima delle minuscole macchine proteiche che gestiscono tutte le cellule.
"Quando i ricercatori hanno iniziato a sospettare che il virus Zika stesse causando l'epidemia di neonati con danni cerebrali in Brasile, si sono rivolti alla crio-EM (microscopia elettronica) per visualizzare il virus, " ha detto il comitato.
Franco, un americano di 77 anni di origine tedesca, fu svegliato dal sonno quando il comitato annunciò il premio a Stoccolma.
"Ci sono tante altre scoperte ogni giorno, Ero in un certo senso senza parole, " ha detto Franco, professore di biochimica alla Columbia University di New York. "È una notizia meravigliosa."
Nella prima metà del XX secolo, biomolecole:proteine, DNA e RNA erano terra incognita sulla mappa della biochimica.
Poiché il potente fascio di elettroni distrugge il materiale biologico, I microscopi elettronici sono stati a lungo ritenuti utili solo per studiare la materia morta.
Uno schermo rivela le immagini di Jacques Dubochet - dell'Università di Losanna, Svizzera, Joachim Frank della Columbia University, USA e Richard Henderson, dal Laboratorio MRC di Biologia Molecolare, Cambridge, in Inghilterra, che hanno ricevuto il Premio Nobel 2017 per la Chimica, durante una conferenza stampa, alla Reale Accademia delle Scienze di Stoccolma, Mercoledì, 4 ottobre 2017. Il Premio Nobel per la Chimica premia i ricercatori per i maggiori progressi nello studio dei frammenti infinitesimali di materiale che sono i mattoni della vita. (Agenzia di stampa Claudio Bresciani/TT via AP)
Festa del tè
Ma Henderson, un inglese di 72 anni, utilizzato un microscopio elettronico nel 1990 per generare un'immagine tridimensionale di una proteina a risoluzione atomica, una scoperta rivoluzionaria che ha dimostrato il potenziale della tecnologia.
Frank lo rese quindi ampiamente utilizzabile sviluppando un metodo tra il 1975 e il 1986 per trasformare le immagini bidimensionali sfocate del microscopio elettronico in nitide, compositi 3D.
Dubochet di nazionalità svizzera, aggiunta di acqua.
ora 75, ha scoperto negli anni '80 come raffreddare l'acqua così rapidamente che si solidifica in forma liquida attorno a un campione biologico, permettendo alle molecole di mantenere la loro forma naturale.
Ogni dado e bullone del microscopio elettronico è stato ottimizzato da queste scoperte.
La risoluzione atomica richiesta è stata raggiunta nel 2013, e i ricercatori "possono ora produrre sistematicamente strutture tridimensionali di biomolecole, "Secondo il comitato Nobel.
"Un premio scientifico è una cosa ambigua, mette in evidenza un individuo quando dovremmo evidenziare uno sforzo collettivo, ma non sono solo, Lo ha detto Dubochet in conferenza stampa a Losanna dopo l'annuncio del premio.
Il professore onorario di biofisica è stato notato non solo per la sua umiltà, ma anche il suo umorismo.
Nel suo curriculum, Dubochet nota di essere stato "concepito da genitori ottimisti" nel 1941, e scherza sul fatto che soffrire di dislessia gli ha permesso di essere "cattivo in tutto".
Il trio si dividerà il premio in denaro di nove milioni di corone svedesi (circa $ 1,1 milioni o 943, 100 euro).
"Normalmente cosa farei se fossi a Cambridge, faremo una festa intorno all'ora del tè in laboratorio, ma immagino che lo faremo invece domani, "ha detto Henderson, che lavora presso il Laboratorio MRC di Biologia Molecolare.
Gioacchino Frank, della Columbia University, è abbracciato dalla moglie Carol Saginaw, nel loro appartamento di New York City, Mercoledì, 4 ottobre 2017. Frank condivide il premio Nobel per la chimica di quest'anno con altri due ricercatori per aver sviluppato un metodo per generare immagini tridimensionali delle molecole della vita. (Foto AP/Richard Drew)
"Rivoluzione della risoluzione"
L'annuncio è stato elogiato dalla comunità scientifica e dagli osservatori di tutto il mondo.
John Savill, professore e CEO presso il Medical Research Council, finanziato dal governo del Regno Unito, ha detto che la microscopia elettronica ha permesso agli scienziati di esaminare da vicino le molecole della malattia.
È stato usato, Per esempio, per compilare un identikit dettagliato di un enzima implicato nell'Alzheimer.
"La determinazione della struttura delle proteine negli esseri umani è fondamentale per comprendere come interagiscono nel corpo e sviluppare farmaci migliori per le malattie, "Savill ha detto in una nota.
Dave Stuart, professore di biologia strutturale all'Università di Oxford, ha descritto la tecnica come una "rivoluzione risolutiva" che ha permesso ai ricercatori "di vedere in squisiti dettagli le strutture della vita".
Può anche essere usato per esaminare le proteine che danno il via all'attacco del sistema immunitario contro i virus intrusi.
Per John Hardy, un professore di neuroscienze presso l'University College di Londra, la microscopia crioelettronica "apre la possibilità di una progettazione razionale di farmaci".
"E come biologo, Posso dire che le foto sono bellissime, " Ha aggiunto.
Il premio Nobel per la letteratura sarà annunciato giovedì alle 1100 GMT.
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La Royal Swedish Academy of Sciences ha deciso di assegnare il Premio Nobel per la Chimica 2017 a
Jacques Dubochet, Università di Losanna, Svizzera
Gioacchino Frank, Università della Columbia, New York, Stati Uniti d'America
e
Richard Henderson, MRC Laboratorio di Biologia Molecolare, Cambridge, UK
"per lo sviluppo della microscopia crioelettronica per la determinazione della struttura ad alta risoluzione di biomolecole in soluzione"
Da sinistra, Sara Snogerup Linse, presidente del Comitato Nobel per la Chimica, Goran K. Hansson, segretario della Reale Accademia delle Scienze, e Peter Brzezinski, membro del Comitato Nobel, sedersi durante una conferenza stampa mentre annunciano - Jacques Dubochet - dell'Università di Losanna, Svizzera, Joachim Frank della Columbia University, USA e Richard Henderson, dal Laboratorio MRC di Biologia Molecolare, Cambridge, in Inghilterra come vincitori del Premio Nobel 2017 per la Chimica, alla Reale Accademia delle Scienze di Stoccolma, Mercoledì, 4 ottobre 2017. Il Premio Nobel per la Chimica premia i ricercatori per i maggiori progressi nello studio dei frammenti infinitesimali di materiale che sono i mattoni della vita. (Agenzia di stampa Claudio Bresciani/TT via AP)
La tecnologia del microscopio freddo rivoluziona la biochimica
Potremmo presto avere immagini dettagliate dei complessi macchinari della vita in risoluzione atomica. Il Premio Nobel per la Chimica 2017 è stato assegnato a Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson per lo sviluppo della microscopia crioelettronica, che semplifica e migliora l'imaging delle biomolecole. Questo metodo ha spostato la biochimica in una nuova era.
In questa foto diffusa dall'Università di Losanna, Svizzera, Jacques Dubochet, professore di chimica all'Università di Losanna (UNIL), posa nel suo ufficio, a Losanna, Svizzera, nel 2006. Tre ricercatori con sede negli Stati Uniti, Il Regno Unito e la Svizzera hanno vinto il premio Nobel per la chimica mercoledì 4 ottobre. 2017 per gli sviluppi della microscopia elettronica. Il premio di 9 milioni di corone (1,1 milioni di dollari) è condiviso da Jacques Dubochet dell'Università di Losanna, Joachim Frank della Columbia University di New York e Richard Henderson del MRC Laboratory of Molecular Biology di Cambridge, Gran Bretagna. (Università di Losanna/Keystone via AP)
Un'immagine è una chiave per capire. Le scoperte scientifiche spesso si basano sulla visualizzazione riuscita di oggetti invisibili all'occhio umano. Però, le mappe biochimiche sono state a lungo riempite di spazi vuoti perché la tecnologia disponibile ha avuto difficoltà a generare immagini di gran parte del macchinario molecolare della vita. La microscopia crioelettronica cambia tutto questo. I ricercatori possono ora congelare le biomolecole durante il movimento e visualizzare processi che non hanno mai visto in precedenza, che è decisivo sia per la comprensione di base della chimica della vita che per lo sviluppo dei farmaci.
Per molto tempo si è creduto che i microscopi elettronici fossero adatti solo per l'imaging di materia morta, perché il potente fascio di elettroni distrugge il materiale biologico. Ma nel 1990, Richard Henderson è riuscito a utilizzare un microscopio elettronico per generare un'immagine tridimensionale di una proteina a risoluzione atomica. Questa svolta ha dimostrato il potenziale della tecnologia.
Jacques Dubochet, Università di Losanna, uno dei Premi Nobel 2017 per la Chimica parla durante una conferenza stampa all'Università di Losanna, Unil, a Losanna Svizzera, Mercoledì, 4 ottobre 2017. Tre ricercatori con sede negli Stati Uniti, Il Regno Unito e la Svizzera hanno vinto mercoledì il Premio Nobel per la chimica per gli sviluppi della microscopia elettronica. Il premio di 9 milioni di corone (1,1 milioni di dollari) è condiviso da Jacques Dubochet dell'Università di Losanna, Joachim Frank della Columbia University di New York e Richard Henderson del MRC Laboratory of Molecular Biology di Cambridge, Gran Bretagna. (Jean-Christophe Bott/Keystone tramite AP)
Joachim Frank ha reso la tecnologia generalmente applicabile. Tra il 1975 e il 1986 ha sviluppato un metodo di elaborazione delle immagini in cui le immagini bidimensionali sfocate del microscopio elettronico vengono analizzate e unite per rivelare una struttura tridimensionale nitida.
Jacques Dubochet ha aggiunto acqua alla microscopia elettronica. L'acqua liquida evapora nel vuoto del microscopio elettronico, che fa collassare le biomolecole. All'inizio degli anni '80, Dubochet è riuscito a vetrificare l'acqua:ha raffreddato l'acqua così rapidamente che si è solidificata nella sua forma liquida attorno a un campione biologico, permettendo alle biomolecole di mantenere la loro forma naturale anche nel vuoto.
A seguito di queste scoperte, ogni dado e bullone del microscopio elettronico è stato ottimizzato. La risoluzione atomica desiderata è stata raggiunta nel 2013, e i ricercatori possono ora produrre regolarmente strutture tridimensionali di biomolecole. Negli ultimi anni, la letteratura scientifica è stata riempita di immagini di tutto, dalle proteine che causano la resistenza agli antibiotici, alla superficie del virus Zika. La biochimica sta ora affrontando uno sviluppo esplosivo ed è tutto pronto per un futuro entusiasmante.
Jacques Dubochet, Giusto, Università di Losanna, uno dei Premi Nobel 2017 per la Chimica parla accanto a Nouria Hernandez, sinistra, Rettore dell'UNIL dopo la conferenza stampa all'Università di Losanna, UNIL, Svizzera, Mercoledì, 4 ottobre 2017. Tre ricercatori con sede negli Stati Uniti, Il Regno Unito e la Svizzera hanno vinto mercoledì il Premio Nobel per la chimica per gli sviluppi della microscopia elettronica. Il premio di 9 milioni di corone (1,1 milioni di dollari) è condiviso da Jacques Dubochet dell'Università di Losanna, Joachim Frank della Columbia University di New York e Richard Henderson del MRC Laboratory of Molecular Biology di Cambridge, Gran Bretagna. (Jean-Christophe Bott/Keystone tramite AP)
Recenti vincitori del Premio Nobel per la Chimica
Ecco un elenco dei vincitori del Premio Nobel per la Chimica negli ultimi 10 anni, compreso il premio di quest'anno mercoledì a tre scienziati per lo sviluppo della microscopia crioelettronica:
2017:Jacques Dubochet (Svizzera), Joachim Frank (Stati Uniti) e Richard Henderson (Gran Bretagna), per microscopia crioelettronica, un metodo per l'imaging minuscolo, molecole congelate.
2016:Jean-Pierre Sauvage (Francia), Fraser Stoddart (Gran Bretagna) e Bernard Feringa (Paesi Bassi) per lo sviluppo di macchine molecolari, le macchine più piccole del mondo.
2015:Tomas Lindahl (Svezia), Paul Modrich (USA) e Aziz Sancar (Turchia-USA) per il lavoro su come le cellule riparano il DNA danneggiato.
2014:Eric Betzig (USA), William Moerner (USA) e Stefan Hell (Germania) per lo sviluppo della microscopia a fluorescenza ad altissima risoluzione.
2013:Martin Karplus (USA-Austria), Michael Levitt (USA-Gran Bretagna) e Arieh Warshel (USA-Israele) per l'elaborazione di modelli informatici per simulare processi chimici.
2012:Robert Lefkowitz (US) e Brian Kobilka (US) per studi sui recettori cellulari accoppiati a proteine G.
2011:Daniel Shechtman (Israele) per la scoperta dei quasicristalli.
2010:Richard Heck (USA) e Ei-ichi Negishi e Akira Suzuki (Giappone) per lavori su accoppiamenti incrociati catalizzati da palladio in sintesi organica.
2009:Venkatraman Ramakrishnan e Thomas Steitz (USA), Ada Yonath (Israele) per gli studi sulla struttura e la funzione della macchina molecolare ribosomiale all'interno delle cellule.
2008:Osamu Shimomura (Giappone), Martin Chalfie e Roger Tsien (US) per la scoperta e lo sviluppo della proteina fluorescente verde, GFP, utilizzato come tracciante nei test di laboratorio.
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