[노벨 화학상] 2017년 – 생체 분자의 고해상도 구조 결정을 위한 저온전자현미경 개발 공로

AKR20171004034500009_01_i

▲ 올해 노벨화학상 수상자[노벨위원회 유튜브 캡처]
자크 뒤보셰 (Jacques Dubochet)
출생 : 1942, 스위스, 아이글
수상당시소속 : 스위스, 로잔, 로잔 대학
요하임 프랑크 (Joachim Frank)
출생 : 1940, 독일, 지겐
수상당시소속 : 미국, 뉴욕, 뉴욕, 컬럼비아대학
리처드헨더슨 (Richard Henderson)
출생 : 1945, 스코틀랜드, 에딘버러
수상당시소속: 영국, 케임브리지>, MRC 분자 생물학 연구소
2017년 노벨 화학상은 “용해된 생체 분자의 고해상도 구조 결정을 위한 저온 전자 현미경을 개발한 자크 뒤보셰, 요아힘 프랑크, 리처드 헨더슨에게 돌아갔다.
개요

경탄할 만한 현미경 기술은 생화학에 혁명을 가져왔다.

인류는 조만간 생물체의 복잡한 기제를 원자 해상도로 볼 수 있을 지 모른다. 2017년 노벨 화학상은 생체 분자의 영상을 단순화하고 향상시키는 저온 전자 현미경을 개발한 자크 뒤보셰, 요아임 프랑크, 리차드 헨더슨에게 돌아갔다. 이 방법은 생화학의 새로운 시대를 열었다.

그림은 이해의 열쇠이다. 과학적으로 획기적인 발전은 종종 인간의 눈에는 보이지 않는 물체를 성공적으로 시각화하여 가능해진다. 그러나 생화학적 지도는 당시 사용 가능한 기술로는 대부분의 생체 분자 기제에 대한 이미지를 생성하기가 어려웠기 때문에 오랫동안 빈 공간으로 남아 있었다. 저온 전자 현미경은 이 모든 것을 바꾸었다. 연구자들은 이제 생체 분자의 움직임을 중간에 정지시키고 이전에 보지 못했던 과정을 시각화 할 수 있게 되었다. 이는 생화학에 대한 기본적인 이해와 제약 개발에 결정적이다.

전자 현미경은 죽은 물질의 영상화에 적합하다고 오랜 기간 동안 여겨져 왔다. 이는 강력한 전자빔이 생명 물질을 파괴하기 때문이었다. 그러나 1990년에 리처드 헨더슨은 전자 현미경을 이용하여 원자적 해상도의 단백질 3차원 이미지를 만드는데 성공했다. 이 획기적인 업적은 전자현미경 기술의 잠재력을 입증했다.

요아힘 프랑크는 이 기술을 일반적으로 적용 가능하게 했다. 1975년과 1986년 사이에 그는 전자 현미경의 2차원 퍼지(fuzzy)이미지를 분석하고 병합하여 날카로운 3차원 구조를 드러내는 이미지 처리 방법을 개발했다.

자크 뒤보셰는 전자 현미경에 물을 첨가했다. 액체상태의 물은 전자 현미경의 진공 상태에서 증발하여 생체 분자를 붕괴시킨다. 1980 년대 초, 뒤보셰는 물을 유리화하는데 성공했다 – 물을 매우 신속하게 냉각시켜 생체 샘플 주변의 액체 형태로 고형화되도록 하여 생체 분자가 진공 상태에서도 그 자연 상태대로의 형상을 유지할 수 있게 했다.

이러한 발견 덕분에, 전자 현미경의 모든 필수적 세부사항들이 최적화되었다. 숙원이었던 원자 수준의 해상도는 2013년에 가능해졌고, 연구자들은 이제 생체 분자의 3 차원 구조를 일상적으로 생성할 수 있게 되었다. 지난 몇 년 동안, 과학적 문헌들은 항생제 내성을 일으키는 단백질에서부터 지카 바이러스의 표면에 이르기까지 모든 것에 대한 이미지로 가득 차 있었다. 생화학은 현재 폭발적인 발전에 직면해 있으며 흥미 진진한 미래에 대한 만반의 준비가 되어 있다.