Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học

Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học, Nobel, Nobel Hóa học 2017, mùa Nobel, cryo-EM, hiển vi điện tử lạnh, Viện Hàn Lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, Jacques Dubochet, Joachim Frank, Richard Henderson,

Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học giúp nghiên cứu các phân tử của sự sống ở định dạng 3D

Giải thưởng Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học đã được trao cho ba nhà khoa học, phát triển cách để quan sát các phân tử cơ bản của sự sống trong không gian 3 chiều, Viện Hàn lâm Hoàng gia Thụy Điển đã công bố hôm thứ Tư, 4 tháng 10.

Jacques Dubochet thuộc Đại học Université de Lausanne (Thụy Sĩ), Joachim Frank từ Đại học Columbia, New York và Richard Henderson tại phòng thí nghiệm Sinh học phân tử MRC (Anh) đã được vinh danh “vì sự phát triển kỹ thuật hiển vi điện tử đông lạnh cho việc xác định cấu trúc với độ phân giải cao của các phân tử sinh học trong dung dịch,” (nguyên văn “for developing cryo-electron microscopy for the high-resolution structure determination of biomolecules in solution”) theo lời Göran Hansson, tổng thư ký của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, trong buổi công bố giải thưởng tại Stockhokm.

Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học, Nobel, Nobel Hóa học 2017, mùa Nobel, cryo-EM, hiển vi điện tử lạnh, Viện Hàn Lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, Jacques Dubochet, Joachim Frank, Richard Henderson,

Về cơ bản, hiển vi điện tử đông lạnh (cryo-EM) cho phép các nhà sinh học nhìn thấy thứ mà họ đang nghiên cứu, từ bề mặt của virus Zika cho đến các enzyme của người liên quan đến bệnh tật, và có một tác động to lớn đối với sự phát triển thuốc: ví dụ nhìn thấy cấu trúc của một phân tử liên quan đến ung thư có thể cho các nhà khoa học những manh mối về loại phân tử họ cần tạo ra để chống lại bệnh. Giải thưởng năm nay vì thế là một ví dụ khác cho giải Nobel Hóa học tôn vinh nghiên cứu thuần túy thuộc về sinh học.

“Phát hiện này giống như Google Earth (bản đồ vệ tinh) cho các phân tử trong đó nó đưa chúng ta tiến gần tới các chi tiết ở mức độ nguyên tử trong các protein,” Allison Campbell, chủ tịch Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, cho biết. “Một bức tranh chân thực đáng giá cả ngàn từ ngữ, và những phát hiện của các tác giả là vô giá đối với hiểu biết của chúng ta về sự sống và sự phát triển của các liệu pháp mới.”

Cryo-EM “thực sự cách mạng hóa ngành hóa sinh học, đặc biệt là trong vòng  5 năm trở lại đây,” theo Jeremy Berg, tổng biên tập của Science và nguyên giám đốc National Institute for General Medical Sciences trực thuộc NIH. Nhiều cấu trúc mà nó đã chỉ ra, thường ở mức độ nguyên tử, “là một trong những thứ thú vị nhất với các nhà sinh học, nhưng vẫn còn khó khăn để chỉ ra bằng các công cụ khác,” ông nói, bao gồm “các kênh ion tập trung để thực hiện chức năng trong hệ thần kinh cũng như bộ máy cắt nối RNA, cần thiết cho biểu hiện gen hiệu quả.”

Ba tác giả đã làm việc độc lập, nhưng những phát hiện của họ về cách chuẩn bị mẫu để có được những bức ảnh, hay làm sao để có bức ảnh mà không phá hủy mẫu, và cách nào để biến hình ảnh mờ nhạt ban đầu thành một cái gì đó sắc nét đã tạo nên công nghệ hình ảnh cryo-EM hôm nay.

Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học, Nobel, Nobel Hóa học 2017, mùa Nobel, cryo-EM, hiển vi điện tử lạnh, Viện Hàn Lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển

Khác biệt rõ rệt về độ phân giải của kỹ thuật hiển vi điện tử đông lạnh (cryo-EM)

Ba nghiên cứu độc lập đưa đến giải Nobel Hóa học 2017

Các kỹ thuật hiển vi cũ không thể tạo ra những bức ảnh về các bộ máy phân tử của sự sống; kỹ thuật cắt góc xưa cũ, kính hiển vi điện tử, dường như chỉ cho phép nhìn thấy những vật thể “chết”, vì các chùm electron phá hủy những vật sống.

Kính hiển vi điện tử thông thường làm các phân tử sinh học, vốn chứa nước, bị co lại do nước bị bay hơi. Nhưng vào những năm 1970s, Dubochet đã chỉ ra rằng thêm nước vào quá trình soi kính hiển vi điện tử bằng một số cách có thể ngăn cản điều đó. Ông làm lạnh nước thật nhanh khiến nó trở thành một dạng dung dịch rắn (giống thủy tinh hơn là nước đá), hình thành một bộ khung bao quanh mẫu sinh học. Bộ khung này giúp các phân tử sinh học giữ nguyên cấu trúc của nó trong lúc thực hiện hình ảnh.

Henderson cũng đã chỉ ra rằng có thể làm đóng băng các phân tử sinh học trong lúc nó chuyển động, tạo ra một bức ảnh ba chiều về một protein cận cảnh đến mức độ nguyên tử. Đột phá của ông đến từ năm 1990, khi ông dùng cryo-EM để đưa ra cấu trúc 3D của một protein vi khuẩn gọi là bacteriorhodopsin. Hội đồng nói rằng việc chứng minh điều mà cryo-EM có thể đạt được là “có tính quyết định cho cả hiểu biết cơ bản về hóa học của sự sống và cả cho sự phát triển dược phẩm.”

Joachim Frank thì phát triển công nghệ có thể áp dụng trên phạm vi rộng. Từ những năm 1975 đến 1986, ông đã phát triển một quá trình xử lý hình ảnh theo đó những tấm ảnh 2 chiều được chụp bởi kính hiển vi điện tử được phân tích và hợp nhất lại để cho ra một cấu trúc 3 chiều sắc nét.

Trong thiên niên kỷ mới cryo-EM bắt đầu trở thành công nghệ, giúp quan sát các phân tử của sự sống và ghi lại mọi thứ, từ protein gây kháng kháng sinh đến bề mặt virus Zika tới thụ thể tế bào người giúp cảm nhận vị cay. Và các nhà khoa học hy vọng rằng bằng cách thực sự nhìn thấy đâu là nơi thuốc cần nhắm vào, họ có thể phát triển các thuốc hiệu quả một cách nhanh chóng: ví dụ, một nghiên cứu từ năm ngoái, chỉ ra rằng cấu trúc enzyme ở cấp độ nguyên tử nếu bị phá ra, có thể chống lại ung thư.

Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học, Nobel, Nobel Hóa học 2017, mùa Nobel, cryo-EM, hiển vi điện tử lạnh, Viện Hàn Lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển

Cryo-EM Analysis of IDH1 in the Absence and Presence of the Inhibitor ML309 (Nguồn: NCBI)

 

Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học, Nobel, Nobel Hóa học 2017, mùa Nobel, cryo-EM, hiển vi điện tử lạnh, Viện Hàn Lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, Zika virus,

Relative Sizes of Small Metabolic Complexes Compared to Other Structures Solved by Cryo-EM and Variations in Flexibility across Different Regions (Nguồn: NCBI)

Ba nhà khoa học này sẽ nhận được Huy chương Nobel, Chứng nhận Nobel và giá trị tiền thưởng là 9 triệu krona Thụy Điển (1.1 triệu đô-la Mỹ) từ vua Carl XVI Gustaf của Thụy Điển tại lễ trao giải Nobel thường niên ở Stockholm vào ngày 10 tháng 12, cùng với phần còn lại của những người đoạt giải năm nay.

 

Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học, Nobel, Nobel Hóa học 2017, mùa Nobel, cryo-EM, hiển vi điện tử lạnh, Viện Hàn Lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển

Nguồn:

http://www.businessinsider.com/nobel-prize-chemistry-molecules-in-3d-2017-10?utm_content=buffer804f8&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=buffer-science

https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2017/press.html

Đọc thêm

Giải Nobel Sinh lý và Y khoa 2017 vinh danh ba nhà khoa học Mỹ

Giải Nobel Sinh lý và Y khoa 2016 được trao cho GS. Yoshinori Ohsumi

Iceberg (tổng hợp)

www.tapchisinhhoc.com

 

Nobel Hóa học 2017 cho ứng dụng hóa sinh học
5 (100%) 8 votes

Leave a Reply