諾貝爾化學獎得主 國內學者:低溫電顯技術元老

出版時間 2017/10/04
中研院。資料照片
中研院。資料照片

今年諾貝爾化學獎頒給研究低溫電子顯微鏡(cryo-EM)的杜伯謝(Jacques Dubochet)、法蘭克(Joachim Frank)、韓德森(Richard Henderson)3人。中央研究院化學研究所副研究員章為皓指出,這3人算是該領域的「元老」,低溫電顯本來只算是X光結晶學的「小妾」,由於解析度的突破,前年《自然》(Nature)期刊選為「年度技術」(Method of the Year),現在已經可以取代「正宮」。

近年低溫電顯迅速竄起,與X光結晶學核磁共振三足鼎立,是高解析度結構生物學的利器。章為皓指出,光學顯微鏡最細微可看到2奈米,看得到蛋白質在細胞哪裡;電子顯微鏡用電子束取代光,解析度可達0.3至0.25奈米,可以看到蛋白質的結構。章為皓說,電子顯微鏡可能對樣本造成輻射傷害,近年發展的低溫電顯用非結晶態的水將樣本包起來,在約零下180℃的環境維持它的原態,也能減少輻射傷害。
 
章為皓解釋,杜伯謝的貢獻在於製備樣品上有關鍵性突破,他發明了「速凍法」,把樣品凍在液態乙烷裡面,保持蛋白質的原始構型;傳統顯微鏡得到平面影像,法蘭克的貢獻在於利用核醣體重建它的立體影像,並去掉雜訊;韓德森則在1995年就預言單粒子低溫電顯的解析度可以做到原子大小,但當時技術還沒那麼好,他在2008年還投資發展相關設備。

2009 年諾貝爾化學獎表揚X 光繞射晶體解析出核醣體的3D分子結構。章為皓說,法蘭克當時還不太高興,但當時低溫電子顯微鏡的技術不夠好,拍攝的新型相機2012年才問世。

中研院生物化學研究所特聘研究員蔡明道指出,光學顯微鏡很早就有了,電子顯微鏡主要用在化學或材料科學,不是生物分子;他說,生物分子會動,有時拍攝影像容易模糊,若要看得清楚,需要的條件比較多,這3人對低溫電子顯微鏡影像解析突破上有很大的貢獻,可以說是此技術應用到生物上的先驅者。

蔡明道表示,院內已經訂購2部低溫電子顯微鏡,價格約700萬美元(約新台幣2億1000萬餘元),預計12月底運到,明年3、4月間啟用,目前計畫用來研究蛋白質複合體,與訊號傳導有關。(蔡永彬/台北報導)


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