פרס נובל לכימיה לשנת 2017!
04/10/2017
פרס נובל לכימיה ניתן השנה לז'ק דובושה (אוניברסיטת לוזאן, שוויץ), יואכים פראנק (אוניברסיטת קולומביה, ארה"ב) וריצ'רד הנדרסון (אוניברסיטת קיימברידג', אנגליה) על פיתוח שיטות למיקרוסקופיה קריו-אלקטרונית של מולקולות ביולוגיות בתמיסה.
מולקולות ביולוגיות הן עיקר המחקר בתחום הביוכימיה. תחת קטגוריה זו נכללים חלבונים, נוגדנים, הורמונים ואפילו וירוסים. תחום הביוכימיה עוסק בתהליכים שבהם משתתפות מולקולות ביולוגיות והבנת המבנה שלהן הוא חלק עיקרי.
מולקולות אלו הן לרוב מסובכות מאוד וקשה לאפיין אותן ולראות את המבנה שלהן - קטנות מכדי להראות במיקרוסקופים מבוססי אור, אבל לרוב גדולות ומסובכות מכדי שאפשר יהיה לאפיין אותן לפי המבנה הגבישי שלהן. מי שזוכר כמה זמן עבדה עדה יונת על מבנה הריבוזום יבין את הבעיה.
השיטה הנפוצה בעולם המדעי לחקר מולקולות גדולות היא מיקרוסקופיה אלקטרונית, שמתבססת על קרינת אלקטרונים באורך גל קטן אפילו מקרני רנטגן, ומאפשרת רזולוציה של ננומטרים בודדים - מספיק כדי להבחין באטומים. אבל יש שתי בעיות ביישום שלה על מולקולות ביולוגיות: האחת: כדי שהאלקטרונים יגיעו לדוגמה ולא "ילכו לאיבוד" בדרך, הדוגמה חייבת להיות בוואקום - לא בדיוק הסביבה הטבעית של חומרים ביולוגיים שלרוב נמצאים בסביבה מימית. הוואקום יגרום להתאדות המים שהיו במולקולה, וצורתה כפי שהיא נראית תחת המיקרוסקופ תהיה שונה מצורתה האמיתית. השניה - האלקטרונים האלה פוגעים בדוגמה בכוח רב, ועלולים להרוס אותה.
ההתקדמויות בתחום המיקרוסקופיה האלקטרונית מאפשרות לעבוד עם מולקולות הנמצאות במים בלי לפגוע בהן, ובכך לצפות בתהליכים ביולוגיים מתרחשים בזמן אמת.
פרס הנובל ניתן לשלושת המדענים יחדיו בגלל התרומה של כל אחד מהם לתחום:
הנדרסון הצליח ליצור תמונה תלת מימדית של חלבון ע"י שימוש במיקרוסקופ אלקטרוני, וזאת עד לרמת האטום. פראנק שיפר את הרזולוציה שבה מתקבלות תמונות שכאלו.
דובושה נתן מענה כללי לבעיית הצפייה בחומר חי ע"י הקפאה מהירה של הדוגמה - "קריוגניקה". בזכות ההקפאה המים אינם מתאדים, ונשמר המבנה התלת מימדי של המולקולה.
המיקרוסקופיה הקריו-אלקטרונית הצליחה להגיע לרזולוציה אטומית רק בשנת 2013 ומאז התרחש "פיצוץ" בתחום הביוכימיה. תהליכים רבים המתרחשים בגוף האדם, שעד היום היו בהם חורים ושאלות לא פתורות, הופכים לברורים יותר ויותר. שכלול שיטת מיקרוסקופיה זו תאפשר לעולם המדע לקבל מידע מעמיק יותר על המתרחש בעולם החי - מידע שישמש בין השאר לפיתוח תרופות, התמודדות עם וירוסים ושכלול ההבנה של תהליכים מורכבים בגוף.
לקריאה נוספת:
