Napjainkban a tudományos áttörések gyakran az emberi szem számára láthatatlan tárgyak sikeres megjelenítésén alapulnak. A biokémia azonban hosszú időn keresztül hátrányban volt, mivel a rendelkezésre álló technológia az élet alapját jelentő molekuláris folyamatok nagy részéről alig adott használható információt. A krio-elektronmikroszkópia mindezt megváltoztatta.
A kutatók mostantól akár mozgás közben is lefagyaszthatják a biomolekulákat és bemutathatják azokat a folyamatokat, amelyeket korábban soha nem láttak, ám amelyek döntő jelentőségűek az élet kémiai alapjainak megértésétől a gyógyszeripari fejlesztésekig.
Az elektronmikroszkópokkal kapcsolatban sokáig úgy gondolták, hogy azok csak élettelen anyagok vizsgálatára alkalmasak, mert az ott használt elektronsugár túlzottan nagy energiájú az életfolyamatokban részt vevő, bonyolult szerkezetű molekulák (köztük a fehérjék) vizsgálatához. 1990-ben azonban Richard Henderson elektronmikroszkóp segítségével egy fehérje háromdimenziós, atomi felbontású képét állította elő. Ez az áttörés bizonyította, hogy nem szabad leírni az elektronmikroszkópos technológiát. Joachim Frank 1975 és 1986 között egy olyan képfeldolgozási eljárást fejlesztett ki, amellyel az elektronmikroszkóp életlen, kétdimenziós képeiből éles, háromdimenziós szerkezetet, struktúrát lehetett előállítani. Az elektronmikroszkópos felvételek készítése közben a vizsgált tárgy vákuumban van, ebben a környezetben azonban elpárolog a víz, így a biomolekulák szerkezete természetesen megváltozik.
Dubochet-nak ezen a megoldhatatlannak tűnő problémán sikerült úrrá lennie. Az 1980-as években kidolgozott egy olyan gyorsfagyasztási eljárást (vitrifikáció), amelynek során a víz folyékony szerkezetében dermed meg, így a biomolekulák eredeti, oldatbeli szerkezete vákuumban is vizsgálható. A krio-elektronmikroszkópnál a lefagyasztott állapotú sejt szerkezete a röntgendiffrakcióval azonos, néhány angströmös (egy angström a nanométer tizedrésze), atomi szintű felbontásban, három dimenzióban látható.
Kutatásaiknak köszönhetően a biokémia robbanásszerű fejlődése várható
E felfedezések nyomán az elektronmikroszkóp minden porcikáját optimalizálták. A kívánt atomi szintű felbontást 2013-ban érték el, azóta a kutatók rutinszerűen állíthatják elő a biomolekulák háromdimenziós szerkezetét. Az elmúlt években megannyi, ezt a felbontást alkalmazó felfedezéssel volt tele a szaksajtó – az antibiotikum-rezisztenciát okozó fehérjéktől a zikavírus felszínének meghatározásáig számos alapvető eredmény született. Az eljárásnak köszönhetően a biokémia robbanásszerű fejlődése vár ránk.
Az 1942-ben a svájci Aigle-ban született Jacques Dubochet PhD fokozatát 1973-ban a genfi és a bázeli egyetemen kapta meg. Jelenleg a Lausanne-i Egyetemen a biofizika tiszteletbeli professzora. Joachim Frank 1940-ben Siegenben (Németország) született. PhD fokozatát 1970-ben a müncheni Műszaki Egyetemen vehette át, jelenleg a New York-i Columbia Egyetem biokémia és molekuláris biofizika professzora. Richard Henderson 1945-ben Edinburghben (Skócia) született. PhD fokozatát 1969-ben a Cambridge-i Egyetemen (Egyesült Királyság) szerezte meg. Napjainkban a cambridge-i MRC Molecular Biology Laboratory programvezetője.
A három díjazott között egyenlő arányban oszlik el a kémiai Nobel-díjjal járó 9 millió svéd korona.
A díjátadó ünnepség a hagyományoknak megfelelően az alapító halálának napján, december 10-én lesz Stockholmban.
