Ученые получили самые четкие в истории изображения атомов

Слушайте, это реально прорыв: ученым из Германии и Великобритании удалось разглядеть атомы так четко, как никто и никогда раньше. С помощью криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ), той самой технологии, которая уже перевернула представления биологов о мире молекул, они сделали снимки невероятной точности. Вы только вдумайтесь в эти цифры — им удалось рассмотреть детали размером до 1,2 ангстрема. Это в десять раз меньше диаметра атома водорода. Безумие, правда?

Уникальные изображения!

Статья в журнале Nature от 3 июня 2020 года описывает работу двух команд: из Института биофизической химии Общества Макса Планка в Геттингене и Лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований в Кембридже. Микроскописты и структурные биологи фактически заявляют, что они побили рекорд разрешения.

В основе эксперимента — не какой-то суперсовременный лазер, а, по сути, просвечивающий электронный микроскоп. Только представьте разницу: обычный микроскоп светит на объект, а здесь образец помещают прямо в пучок электронов. Электроны проходят сквозь материал, и по тому, как они рассеиваются, мы получаем картинку. В случае с крио-ЭМ мы еще и замораживаем белок так, чтобы он сохранил свою естественную форму. И это меняет всё.

Модель точности и резкости

Немецкие и британские исследователи наблюдали за белком апоферритином. Это своего рода «рабочая лошадка» в структурной биологии, его часто используют для отработки методов. И вот тут самое интересное: благодаря крио-ЭМ им не нужно было использовать никаких красителей или фиксаторов, которые могли бы исказить реальную структуру. Образец просто быстро заморозили в гидратированном состоянии — так сказать, законсервировали живьем. Поэтому картинка получилась не только четкой, но и «честной».

Кстати, оба исследования сначала выложили на платформе BioRxiv, где ученые делятся результатами до официальной публикации. Хольгер Штарк, ведущий автор немецкой группы, назвал это «важным шагом» в преодолении «последнего барьера разрешения». За этим стоят годы работы и, честно говоря, титаническое терпение.

Крупный прорыв в медицине

Значимость крио-ЭМ уже оценили в Стокгольме: в 2017 году за разработку этого метода дали Нобелевскую премию по химии. Её получили Жак Дюбоше, Йоахим Франк и Ричард Хендерсон. А в 2019 году с помощью той же технологии финские и бельгийские ученые смогли разглядеть структуру нескольких человеческих вирусов. Понимание формы вируса — это первый шаг к тому, чтобы придумать, как его обезвредить.

Ну и, конечно, куда без главной темы последних лет? Крио-ЭМ активно использовали для изучения Covid-19. Именно этот метод позволил получить те самые детальные изображения шиповидного S-белка на поверхности коронавируса. Ученые увидели, как именно этот белок цепляется за клетки легких, а потом стали разбираться, как он умудряется перепрограммировать клетку, заставляя её штамповать новые копии вируса. Так что за красивыми картинками скрывается прямая дорога к созданию вакцин и лекарств.