2017 оны Химийн салбарын Нобелийн шагнал2017 оны Химийн салбарын Нобелийн шагналыг “шингэн доторх биомолекулын бүтцийг өндөр нарийвчлалтай тодорхойлох зориулалттай крио-электрон микроскопыг хөгжүүлсэн” хувь нэмрийг нь үнэлэн гурван эрдэмтэнд олгосон.
2017 оны Химийн Салбарын Нобелийн шагналтнууд
1942 онд Швейцарийн Аигль хотод төрсөн. 1967 онд физикийн инженерийн зэрэг хамгаалсан. Тэрээр биологийн салбарыг сонирхох хүсэлдээ хөтлөгдөн биофизикч болохын тулд 1969 онд Женевийн Их Сургуульд молекул биологийн чиглэлээр сертификат авсан. 1973 онд Женевийн Их Сургууль болон Базелийн Их Сургуулийн хооронд дипломын ажлаа гүйцэтгэж профессор Эдуард Келленбергерийн удирдлага дор докторын зэрэг хамгаалжээ.
Тэрээр 1980 онд нам температурт микроскопоор ажиглагдсан усыг шилэнжүүлэх аргыг (vitrification method) нээсэн нь өнөө үед ихэнх электрон микроскопын лабораторид ашигладаг хэд хэдэн аргыг боловсруулахад түлхэц болсон. Зургийн анализын компьютерын боловсруулалттай хослуулсан эдгээр аргууд нь шингэн орчинд байгаа ялган авсан макромолекул, вирус болон маш нарийн нягтралтай судлуудын ч гурван хэмжээст бүтцийг тодорхойлох боломжтой юм.
1940 онд Германы Зиген хотод төрж, боловсрол эзэмшсэн тэрээр Мюнхений Их Сургуульд физикийн чиглэлээр дипломоо гардаж авсан. Максин Планкийн Биохимийн хүрээлэн Мартинсрид, Мюнхений Техникийн Их Сургуульд хийсэн докторын судалгааныхаа ажилд электрон микроскопид ашигласан дижитал дүрсний шинжилгээний аргуудыг боловсруулсан. Докторын дараах судалгааны ажилдаа АНУ, Кэмбриджийн Кавендишийн лабораторид электрон оптик ба дүрс боловсруулах асуудлууд дээр ажиллаж байжээ. 1975 онд Нью-Йоркийн Олбани дахь Уэдсвортын төвд ахлах эрдэм шинжилгээний ажилтнаар элсэж, эгэл бөөмийг сэргээн засварлах арга зүйг боловсруулан, рибосомд хэрэглэж байв.
1945 онд Шотландын Эдинбург хотод төрсөн. 1962 – 1966 онд Эдинбургийн Их Сургуульд физикийн чиглэлээр суралцсаж 1969 онд Кембрижийн Их Сургуульд докторын зэрэг хамгаалжээ.
Крио-электрон микроскоп
“Зураг бол ойлголтын түлхүүр юм.”
Шинжлэх ухааны ололтууд нь хүний нүдэнд үл үзэгдэх обьектыг амжилттай дүрслэхэд тулгуурладаг. Гэсэн хэдий ч одоо байгаа технологи нь амьдралын ихэнх молекулын төхөөрөмжийн зургийг гаргахад бэрхшээлтэй байсан тул биохимийн зураглалыг хоосон зайгаар дүүргэж ирсэн. Крио-электрон микроскоп нь энэ бүхнийг өөрчилсөн бүтээл болсон. Биомолекулын хөдөлгөөнийг шингэн орчинд хөлдөөж, урьд өмнө хэзээ ч харж байгаагүй үйл явцыг дүрслэн харуулах боломжтой болсон нь амьдралын химийн анхан шатны ойлголт, эмийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд шийдвэрлэх ач холбогдолтой юм.
Анх электрон микроскопоор зөвхөн үхсэн материалыг дүрслэхэд тохиромжтой гэж үздэг байсан, учир нь хүчтэй электрон туяа нь биологийн материалыг устгадаг байна. Гэвч 1990 онд Ричард Хендерсон электрон микроскоп ашиглан атомын нягтралтай уургийн гурван хэмжээст дүрсийг гаргаж чаджээ. Энэхүү нээлт нь тус технологийн чадавхыг баталсан гэж үздэг ба олон олон судалгаанд хэрэглэх боломжтой болгосон. 1975-1986 оны хооронд тэрээр дүрс боловсруулах аргыг боловсруулж, электрон микроскопын хоёр хэмжээст бүдгэрсэн зургуудыг шинжлэн нэгтгэж, гурван хэмжээст хурц бүтцийг олж илрүүлжээ.
Жак Дубочет электрон микроскопт ус нэмсэн юм. Шингэн ус электрон микроскопын вакуумд ууршдаг тул биомолекулууд нуран унахад хүргэдэг. Харин 1980-аад оны эхээр Дубочет усыг шилэнжүүлэх аргыг нээсэн бөгөөд усыг маш хурдан хөргөж, биологийн дээжийн эргэн тойронд хатуурч вакуум орчинд ч биомолекулууд байгалийн хэлбэрээ хадгалж үлдэх боломжийг олгожээ.
Сүүлийн хэдэн жилийн хугацаанд шинжлэх ухааны бүтээлүүд антибиотикт тэсвэртэй уургаас эхлээд Зика вирусийн гадаргуу хүртэлх бүх зүйлийг дүрсэлсэн байдаг. Энэхүү крио электрон микроскопын ажиллах зарчим дээр үндэслэн, ямар ч биомолекулын хөдөлгөөнийг хугацаанаас хамааруулан хянах өөр бусад техникүүд давхар хөгжсөөр байгаа нь молекулуудын бүтэц бүхэн хэрхэн үүсэж, хоорондоо хэрхэн харилцан үйлчилж буйг танин мэдэх тэсрэлттэй хөгжлийн өмнө тулж ирсэн ба биохимийн салбарт ирээдүйн гайхалтай үйл явдлуудыг хүлээж байна.
Зураг 1: Крио-электрон микроскопын 2013 – 2017 оны хувьслыг харуулж байна.
Зураг 2: Иоахим Фрэнкийн гурван хэмжээст бүтцийн зурган анализ
Зураг 3: Жак Дюбошийн шилэнжүүлэх арга
Popular information
PDF 2.7 MB
Scientific Background
PDF 837 Kb
Эх сурвалж