Dankzij deze Nobelprijswinnaars is de biochemie een nieuw tijdperk ingegaan

De bekendmaking van de winnaars van de Nobelprijs voor chemie. Beeld AFP

De Nobelprijs voor chemie gaat naar drie Europeanen die de moleculen van het leven in beeld hebben gebracht. Jacques Dubochet, Joachim Frank en Richard Henderson maakten de elektronenmicroscoop geschikt voor eiwitten en virussen. De biochemie is dankzij hen een nieuw tijdperk ingegaan, schrijft het Nobelcomité.

Zien is begrijpen. Biochemici kunnen nog zoveel kennis verzamelen over de samenstelling en structuur van hun moleculen zoals eiwitten of virussen, een beeld maakt pas echt duidelijk hoe die moleculen werken. Dan wordt zichtbaar wat de functie is van de onderdelen. Een plaatje onthult direct wat bijvoorbeeld het wapen is van een virus en waar diens zwakke plekken zitten.

Dankzij het werk van Dubochet, Frank en Henderson zijn moleculen scherper in beeld te brengen. Beeld NobelPrize.org

Een gewone microscoop kan zulke beelden niet maken. Licht is te grofmazig om individuele atomen te onderscheiden. Met een elektronenmicroscoop zou het moeten kunnen, ware het niet dat de elektronenbundel de biomoleculen aan flarden schiet. Bovendien werkt een elektronenmicroscoop in vacuüm en die toestand overleven eiwitten niet. Biochemici waren daarom jarenlang aangewezen op de zogeheten röntgendiffractie maar daarmee konden ze alleen kleine moleculen in beeld brengen. Of eiwitten die zich in een kristalvorm lieten gieten en dat waren er niet veel.

Elektronenmicroscoop

De Schot Richard Henderson had op allerlei manieren geprobeerd de röntgenaanpak naar zijn hand te zetten, maar de biomoleculen lieten zich niet dwingen. Dan toch maar de elektronenmicroscoop, bedacht hij begin jaren zeventig. Hij koos een eiwit dat betrokken is bij de fotosynthese van een bacterie en dat met velen in de celwand zit. Daardoor kon Henderson vele eiwitten tegelijk bekijken die geordend waren alsof het een kristalvorm was. En omdat het er zo veel waren, kon hij volstaan met een zwakke elektronenbundel.

Het lukte, al was het beeld dat hij in 1975 presenteerde, een stuk vager dan de plaatjes van de röntgendiffractie. Vijftien jaar lang sleutelde Henderson aan zijn techniek, hij reisde de wereld af op zoek naar de beste elektronenmicroscoop en uiteindelijk, in 1990, kon hij een beeld van zijn eiwit laten zien dat niet onderdeed voor de röntgentechniek.

Maar zou zoiets ook kunnen bij moleculen die niet zo geordend waren? Hier komt Joachim Frank in beeld, de Duitser die computerprogramma’s ontwikkelde waarmee hij alle ruis uit de beelden wegfilterde en de rommelig gegroepeerde eiwitten op één lijn wist te zetten. Vervolgens ontwierp hij technieken waarmee hij diverse tweedimensionale plaatjes kon ombouwen tot één 3D-beeld.

Het zikavirus. Beeld NobelPrize.org

Vacuümprobleem

Intussen had de Zwitser Jacques Dubochet zich gestort op het vacuümprobleem. Henderson had zijn eiwit bewaard in een glucose-oplossing, maar de meeste biomoleculen hebben water nodig. Omdat ijs minder snel verdampt in vacuüm, hadden velen geprobeerd de moleculen te bevriezen maar de ijskristallen verstoorden het beeld te zeer.

Dubochet koelde het water zo snel af dat het bevroor in een glasachtige structuur. Door de microscoop zag het ijs van Dubochet eruit als water waarin de moleculen waren ‘stilgezet’. Na een paar jaar sleutelen kon Dubochet de wereld plaatjes laten zien van allerlei virussen.

In de jaren negentig kwamen deze vindingen bijeen. De technieken werden steeds beter en zo, schrijft het Nobelcomité, werd de resolutie nanometer voor nanometer verbeterd. Er kunnen nu zelfs films worden gemaakt die in detail laten zien hoe eiwitten bewegen en op elkaar reageren. “Dankzij de laureaten is de biochemie helemaal klaar voor een nieuw tijdperk.”

Dubochet, Frank en Henderson delen behalve de eer een geldbedrag van negen miljoen Zweedse kronen (935.000 euro).

Eerder deze week werden al de Nobelprijzen voor natuurkunde en geneeskunde uitgereikt. Die gingen naar onderzoek naar de werking van de biologische klok en een studie naar de waarneming van zwaartekrachtgolven.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden