Richard Henderson — molekyylibiologi ja cryo-EM-pioneeri, kemian Nobel 2017
Richard Henderson — skotlantilainen molekyylibiologi ja cryo-EM-pioneeri, kemian Nobel 2017; uraauurtavat menetelmät ratkaisevat proteiinien rakenteet ja edistävät lääketutkimusta.
Richard Henderson CH FRS FMedSci (s. 19. heinäkuuta 1945) on skotlantilainen molekyylibiologi ja biofyysikko. Hän on biologisten molekyylien elektronimikroskopian uranuurtaja. Hän jakoi kemian Nobel-palkinnon vuonna 2017 Jacques Dubochet'n ja Joachim Frankin kanssa.
Henderson on työskennellyt lääketieteellisen tutkimusneuvoston molekyylibiologian laboratoriossa (MRC LMB) Cambridgessa vuodesta 1973 lähtien, ja hän toimi sen johtajana vuosina 1996-2006. Hän oli myös vierailevana professorina Kalifornian yliopiston Miller-instituutissa Berkeleyssä keväällä 1993.
Hän selvitti bakteereissa esiintyvän molekyylin, bakteriorodopsiinin, rakenteen. Molekyyli sieppaa valon energiaa ja käyttää sitä protonien siirtämiseen ulos solusta. Tämä oli kaikkien aikojen toinen atomimalli kalvoproteiinista. Hendersonin elektronikristallografiaan kehittämät tekniikat ovat edelleen käytössä.
Hendersonin menetelmien avulla on pystytty ratkaisemaan useiden G-proteiinikytkentäisten reseptorien (GPCR) rakenteet. Ne ovat suuri proteiiniperhe reseptoreita, jotka havaitsevat solun ulkopuolisia molekyylejä. Ne aktivoivat sisäisiä signaalinsiirtoreittejä. Tämä johtaa solun vasteisiin solun ulkopuolella oleviin molekyyleihin.
Tutkimuksen sisältö ja menetelmät
Hendersonin keskeinen tieteellinen kontribuutio oli osoittaa, että elektronimikroskopialla voidaan saada atomitason rakenteellista tietoa biologisista makromolekyyleistä. Hän kehitti käytännön menetelmiä, kuten vähäannoksisen (low-dose) kuvaamisen, elektronikristallografian analyysitavat ja laskennalliset kuvankäsittelymenetelmät, jotka vähentävät säteilyvaurioita ja parantavat signaali-kohinasuhdetta. Näiden tekniikoiden yhdistelmä mahdollisti ensimmäisiä korkearesoluutioisia malleja membraniproteiineista — rakenteiden ratkaiseminen ilman perinteistä diffraktiokiteiden kasvua.
Kriyo-elektronimikroskopian merkitys
Hendersonin työ liittyy läheisesti myös kriyo-elektronimikroskopian (cryo-EM) kehitykseen: menetelmässä näytteet jäähdytetään nopeasti niin, että vesipitoinen ympäristö vitrifoituu ja biologiset yksiköt säilyvät lähellä luonnollista tilaansa. Yhdessä Jacques Dubochet'n kehittämän näytteen vitrifikaation sekä Joachim Frankin yksittäispartikkelianalyysin laskennallisten menetelmien kanssa tämä mahdollisti rakenteiden ratkaisemisen ilman tarvetta muodostaa suuria kiteitä. Nämä kehitykset johtivat niin kutsuttuun "resoluutiorevoluutioon", jolloin cryo-EM:llä alettiin saavuttaa atomitason resoluutioita laajemmin 2010-luvulla.
Vaikutus biotieteisiin ja lääketutkimukseen
Hendersonin ja hänen kollegojensa menetelmät avasivat tien monien vaikeasti kiteytyvien ja dynaamisten proteiinien, kuten GPCR-reseptoreiden ja ionikanavien, rakenteelliseen tutkimukseen. Tällaiset rakenteet ovat tärkeitä sekä perusbiologian ymmärrykselle että lääkeaineiden suunnittelulle, koska ne paljastavat kohdetrakenteet ja toiminnalliset konformaatiot, joihin lääkkeet voivat sitoutua.
Palkinnot ja tunnustus
Henderson on saanut lukuisia arvostettuja palkintoja ja kunnianosoituksia uransa aikana, joista merkittävin on yhdessä Dubochet'n ja Frankin kanssa jaettu kemian Nobel-palkinto 2017. Nobel-komitean perustelujen mukaan palkinto myönnettiin cryo-EM-menetelmien kehittämisestä biomolekyylien korkean resoluution rakenteiden ratkaisemiseksi lähes luonnollisessa liuostilassa.
Perintö
Richard Hendersonin pitkäaikainen panos on muuttanut strukturaalibiologian käytäntöjä: elektronimikroskopian menetelmät ovat nykyään vakiotyökalu monilla tutkimusaloilla ja monissa lääkealan sovelluksissa. Hänen työnsä on myös inspiroinut laajempaa kehitystä laitteistoissa (esimerkiksi suorien elektronidetektoreiden kehitys) ja ohjelmistoissa, jotka yhdessä ovat nostaneet cryo-EM:n aseman modernin rakenteellisen biotieteen keskeiseksi menetelmäksi.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on Richard Hendersonin ammatti?
V: Richard Henderson on skotlantilainen molekyylibiologi ja biofyysikko.
K: Mitä hän voitti vuonna 2017?
A: Vuonna 2017 Richard Henderson jakoi kemian Nobel-palkinnon Jacques Dubochet'n ja Joachim Frankin kanssa.
K: Missä hän on työskennellyt vuodesta 1973 lähtien?
V: Richard Henderson on työskennellyt vuodesta 1973 lähtien lääketieteellisen tutkimusneuvoston molekyylibiologian laboratoriossa (MRC LMB) Cambridgessa.
K: Minkä molekyylin rakenteen hän selvitti?
V: Richard Henderson selvitti bakteerihodopsiinin rakenteen. Se on bakteereissa esiintyvä molekyyli, joka sieppaa valon energiaa ja käyttää sitä protonien siirtämiseen ulos solusta.
K: Mitä tekniikoita hän kehitti elektronikristallografiaa varten?
V: Richard Hendersonin elektronikristallografiaa varten kehittämiä tekniikoita käytetään yhä nykyäänkin, ja niiden avulla on pystytty selvittämään useiden G-proteiinikytkentäisten reseptorien (GPCR) rakenteita.
K: Miten GPCR:t havaitsevat solun ulkopuolisia molekyylejä?
V: G-proteiinikytkentäiset reseptorit (GPCR) havaitsevat solun ulkopuolella olevia molekyylejä ja aktivoivat solun sisäisiä signaalinsiirtoreittejä, jotka johtavat solun vasteisiin näille molekyyleille.
Etsiä