Der Nobelpreis für Chemie 2017 wird an Jacques Dubochet, Joachim Frank und Richard Henderson für die Entwicklung der Kryo-Elektronenmikroskopie verliehen, die die Bildgebung von Biomolekülen vereinfacht und verbessert haben. Diese Methode hat für die Biochemie eine neue Ära eröffnet.

Ein Bild ist ein Schlüssel zum Verständnis. Wissenschaftliche Durchbrüche beruhen oft auf der erfolgreichen Visualisierung von Objekten, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. In der Biochemie war das schwierig, weil es mit verfügbaren Techniken kaum möglich war, Bilder von großen Molekülen zu erzeugen. Die Kryo-Elektronenmikroskopie änderte das. Forscher können mittlerweile Biomoleküle einfrieren und Prozesse visualisieren, die sie vorher nie gesehen hatten, was sowohl für das Grundverständnis der Chemie des Lebens als auch für die Entwicklung von Arzneimitteln entscheidend ist.

Lange Zeit glaubte man, dass die Elektronenmikroskope nur für die Darstellung von toter Materie geeignet ist, da der starke Elektronenstrahl biologisches Material zerstört. 1990 gelang es Richard Henderson erstmals, mit einem Elektronenmikroskop ein dreidimensionales Bild eines Proteins in atomarer Auflösung zu erzeugen.

Joachim Frank machte die Technik allgemein anwendbar. Zwischen 1975 und 1986 entwickelte er ein Bildverarbeitungsverfahren, bei dem zweidimensionale Bilder des Elektronenmikroskops zusammengefügt werden, um eine scharfe dreidimensionale Struktur zu erzeugen.

In den frühen achtziger Jahren gelang es Dubochet, das Lösemittel Wasser so schnell abzukühlen, dass es in seiner flüssigen Form um eine biologische Probe erstarrte, so dass die Biomoleküle ihre natürliche Form auch im Vakuum behalten konnten.

Nach diesen Entdeckungen wurde das Elektronenmikroskop optimiert. Die gewünschte atomare Auflösung wurde 2013 erreicht, und Forscher können nun routinemäßig dreidimensionale Strukturen von Biomolekülen abbilden. Die Biochemie steht nun vor einer großen Entwicklung.


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Quelle: nobelprize.org (10/2017)