生命分子を描いた「ロボットのポートレート」がノーベル化学賞を受賞

本日、10月4日水曜日、スウェーデン王立科学アカデミーはノーベル化学賞を発表しました。この賞は、電子極低温顕微鏡法の開発に対してジャック・デュボシェ氏（ローザンヌ大学）、ヨアヒム・フランク氏（コロンビア大学）、リチャード・ヘンダーソン氏（ケンブリッジ大学）に贈られた。この技術は、この組織の事務局長であるゴーラン K. ハンソン氏が説明したように、「生命の分子を見るための優れた方法」です。

ノーベル委員会は、受賞者の「溶液中の生体分子の高分解能構造決定のためのクライオ電子顕微鏡法の開発」への貢献を強調した。 1990 年、リチャード ヘンダーソンは電子顕微鏡を使用して原子分解能でタンパク質の 3 次元画像を生成することに成功し、この技術の可能性を実証しました。

ジョアキン・フランクは、得られた写真を処理する方法を設計し、これにより誰もがクライオ電子顕微鏡を利用できるようになりました。 3 番目の受賞者、ジャック デュボシェ氏は、水をガラス化できるようにすることで、電子顕微鏡がクリ電子顕微鏡に向けて進化するための重要な一歩を踏み出しました。これは、真空にさらされた場合でも生体分子がその自然な形状を「保持」するのに役立つマイルストーンです。

クライオ電子顕微鏡とは一体何ですか?

カリフォルニア大学教授でこの分野の専門家であるエヴァ・ノガレス氏がニューロストリームに説明したように、電子極低温顕微鏡法は「電子を使用して物体をナノメートルの解像度で視覚化する」技術です。 「不活性物質を研究する場合、1 アムストロング (Å) 未満の分解能が達成されます。つまり、単一の画像で個々の原子が確認できます。」と彼はコメントしました。このアプローチの問題は、何百もの電子がサンプルを通過すると、生物学的構造が破壊されてしまうことです。これを解決するために、ノーベル化学賞を受賞した科学者らは、温度を液体窒素の温度まで下げることで、水が昇華しないように分子と系の水和状態を保存できることを発見しました。

「この方法では、イオン化中に形成されるラジカルの拡散が非常に遅いため、高解像度の画像を取得できるようになります」とエヴァ・ノガレス氏は述べた。クライオ電子顕微鏡で撮影した数百枚の写真を重ね合わせることで、画像のぼやけが防止され、高解像度が得られ、構造を三次元レベルで視覚化することができました。ノーベル化学賞候補の科学者の一人、ジェニファー・ダウドナと協力したエバ・ノガレスのチームは、この技術を利用してCRISPR-Cas9システムを詳細に撮影することに成功した。極低温電子顕微鏡法は、たとえば、ジカウイルスの「ロボットポートレート」を取得するためにも使用されており、これにより医薬品やワクチンの開発への扉が開かれました。

CRISPR-Cas9ハサミを初めて「撮影」したスペインの科学者

生体分子の構造に関する情報を取得すると、それらが細胞や組織内でどのような機能を持っているか、またはそれらが生物の他の構成要素とどのように相互作用するかをより深く理解できるようになります。国立がん研究センターのラファエル・フェルナンデス＝レイロ氏がHipertextualに説明しているように、「現在、高解像度で分解できる最小のタンパク質はヘモグロビン (64kDa) ですが、100 kDa 未満のタンパク質は依然として非常に複雑です。」彼のグループは、ネイチャー・メソッド誌によると2015年の最高の技術と考えられているクライオ電子顕微鏡法を、癌の分野で数十年にわたってX線結晶構造解析が応用されてきたのと同様の方法で、がんに対する新薬の設計に使用している。構造生物学。

予測は達成されていません

ノーベル化学賞の発表は、ゲノム編集の先駆者がこの賞を受賞する可能性があるというここ数日の予測を裏付けるものではなかった。これらの研究者らは、エマニュエル・シャルパンティエ、ジェニファー・ダウドナ、またはフェン・チャンがCRISPR-Casの研究でノーベル賞を受賞する可能性があることを示唆したが、スペインのフランシス・モヒカまたは北米のジョージ教会も、ゲノム解析技術への関連貢献で考慮されたと考えられている。非常に簡単かつ迅速に編集できます。

最近では、医学と物理学の賞も発表されました。最初のケースでは、ノーベル委員会は、概日リズムまたは「体内時計」を制御する分子機構を研究したジェフリー・C・ホール、マイケル・ロズバッシュ、マイケル・W・ヤングを表彰した。 2位は、2017年のノーベル賞の賭けで言われていたように、重力波の発見に対してライナー・ワイス、キップ・ソーン、バリー・バリッシュに贈られた。現時点では、これらの賞の通常の傾向に従って、今回の賞を受賞した女性はいません。明日10月5日（木）はノーベル文学賞、6日（金）にはノーベル平和賞、9日（月）には経済学賞が発表される。