日期: 2017 年 10 月 5 日

低溫電顯看見3D 大突破 3元老獲化學獎

翻攝諾貝爾委員會

【陳家齊、蔡永彬╱綜合報導】今年諾貝爾化學獎頒給研究低溫電子顯微鏡(cryo-EM)的杜伯謝、法蘭克與韓德森3名學者,他們的研究成果使科學家可「看」到蛋白質等生化分子鉅細靡遺的結構。台灣學者指出,這3人是低溫電顯領域的元老,獲頒諾貝爾獎毫不意外。

諾貝爾委員會昨公布,英國學者韓德森(Richard Henderson)、美國學者法蘭克(Joachim Frank)及瑞士學者杜伯謝(Jacques Dubochet)共同獲頒諾貝爾化學獎,共享900萬瑞典克朗(約3300萬元台幣)獎金。諾貝爾委員會說,3名獲獎者研究改進的低溫電子顯微鏡技術,可讓自然界的複雜生物機制,以「原子級」的解析度展現科學家眼前。前年爆發的茲卡病毒(Zika)疫情,科學家就靠低溫電顯技術分析病毒結構,獲得開發對抗茲卡新藥的研究方向。


低溫電子顯微鏡可獲得蛋白質等分子結構的細微影像。翻攝中研院官網

冷凍維持原態

長年研究低溫電子顯微鏡技術的中央研究院化學研究所副研究員章為皓昨說:「本來就有預感這次韓德森他們會得獎,他們的貢獻太明顯了。」韓德森2008年曾訪台,章為皓形容他熱情洋溢,到處宣傳他的理念;法蘭克話不多,很像電腦工程師的典型性格;杜伯謝則是天才洋溢的「隱士」,旁人常難以理解他說的話。
章為皓解釋,光學顯微鏡最細可看到2奈米,看得到蛋白質在細胞哪裡電子顯微鏡用電子束取代光,解析度可達0.3至0.25奈米,可看到蛋白質的結構。但以前的電子顯微鏡可能對樣本造成輻射傷害,本次獲獎者發展的低溫電顯,用非結晶態的水把樣本包起來,在近-200℃的環境維持它的原態,讓科學家看得更精確


1995年就預言

章為皓說,杜伯謝的貢獻在於他發明了「速凍法」,把樣品凍在液態乙烷裡,保持蛋白質原始構型;顯微鏡拍到的是平面影像,低溫電子顯微鏡拍到的更是雜訊非常大的模糊影像,法蘭克的貢獻在於利用電腦運算去除雜訊,重建它的立體影像;韓德森則在1995年就已運用理論,預言單粒子低溫電顯的解析度能做到原子大小,提出突破性遠景。近年低溫電顯迅速竄起,與X光結晶學、核磁共振三足鼎立,是高解析度結構生物學的利器。

生物應用先驅

中研院生物化學研究所特聘研究員蔡明道昨指,電子顯微鏡原主要用在化學或材料科學,不是生物分子;他說,因生物分子會動,拍攝影像易模糊,若要看得清楚,需要的條件較多,這3人對低溫電子顯微鏡影像解析突破上有很大的貢獻,可說是此技術應用到生物上的先驅者。

【諾貝爾化學獎】杜伯謝(Jacques Dubochet)75歲

現職:瑞士洛桑大學生物物理學榮譽教授
學歷:日內瓦大學、巴塞爾大學博士

法新社


美聯社

法蘭克(Joachim Frank)77歲

現職:美國哥倫比亞大學生物化學與分子生物學教授
學歷:德國弗萊堡大學學士、慕尼黑大學碩士、慕尼黑理工大學博士



法新社

韓德森(Richard Henderson)72歲

現職:英國醫學研究理事會(MRC)分子生物學實驗室計劃主持人
學歷:英國愛丁堡大學物理學士、劍橋大學博士
資料來源:綜合外電

資料來源:2017年10月05日 蘋果電子報