В среду Шведская королевская академия наук объявила лауреатов Нобелевской премии по химии. Первую половину награды разделили американец Джон Б. Фенн и японец Коичи Танака, вторая досталась швейцарцу Курту Вютриху. Как отметили в официальном пресс-релизе члены Нобелевского комитета, все трое удостоены награды за развитие методов исследования макромолекул, которые содержатся в живых организмах. В частности, Фенн и Танака получили премию «За развитие метода масс-спектрометрического анализа биологических макромолекул», а Вютрих – «За вклад в развитие спектроскопии ядерно-магнитного резонанса для определения объемной структуры макромолекул в растворе».
Масс-спектрометрия – один из самых распространенных в ученом мире аналитических способов идентификации молекул.
Этот метод заключается в том, что молекулы ионизируют и пропускают через электромагнитное поле. Массу молекулы определяют как по времени пролета известного расстояния, так и по тому, насколько ионизированная молекула отклонится от прямой в процессе движения. Правда, изначально аналитики могли определять состав только небольших органических молекул, а состав белков, например, определить не удавалось, так как большие молекулы «цеплялись» друг за друга.
В 1988 году Джон Фенн решил использовать в качестве образца для анализа белков микроскопические капли, нанесенные на подложку. Капли высыхали, в результате чего белки оказывались отделенными друг от друга. Это дало возможность Фенну и его последователям точно определить состав белковых молекул.
Танака разделил белки для анализа другим способом – он облучал белковый раствор импульсным лазером. В результате точечного нагрева раствора ученому удалось добиться испарения отдельных молекул, что также привело к возможности их идентификации.
Методом, усовершенствованным третьим Нобелевским лауреатом 2002 года, – ядерным магнитным резонансом (ЯМР) — также пользуются практически во всех химических лабораториях мира.
В начале 80-х годов Курт Вютрих смог вычленить в огромных белковых молекулах так называемые «реперные атомы». Ученый также смог по сигналам, которые поступали от этих атомов, вычислить их взаимное расположение и определить объемную структуру белка. Главное достоинство метода Вютриха в том, что структура белка определяется непосредственно в растворе, то есть можно понять, как молекула «ведет себя» в клетке живого организма.
Все методы, удостоенные главной ученой награды, произвели настоящую революцию как в понимании устройства живых организмов, так и в фармацевтике и даже в пищевой промышленности.
С помощью этих методов определяют чистоту лекарств, качество продуктов и на ранних стадиях определяют многие болезни, такие как рак или СПИД.
В прошлом году Нобелевскую премию также получили практики. Первую половину из миллиона долларов разделили межу собой американец Уильям Ноулз и японец Риодзи Нойори, а вторая досталась американцу Барри Шарплессу.
Открытие прошлогодних Нобелевских лауреатов позволило решить проблему веществ, одна из модификаций которых действует как лекарство, а вторая – как яд. Отличаются они только расположением функциональных групп по отношению к определенному атому углерода и похожи друг на друга как зеркальное отражение. Такие молекулы называют хиральными. А искусственно синтезировать смесь обеих модификаций хиральных молекул и потом разделить их невозможно, так как физические и химические свойства у них практически одинаковые. На данном этапе развития науки можно только определить, есть ли в веществе примесь патогенных молекул или нет. Поэтому перед органиками, которые синтезируют биологически активные вещества, встала проблема получения только одной из двух модификаций хиральных молекул.
Уильям Ноулз придумал способ создания катализаторов, с помощью которых можно провести реакцию присоединения водорода только в одной модификации хиральных молекул (препаратом, сделанным по его методике, сейчас лечат болезнь Паркинсона). А Нойори на основе его работ создал общий принцип, по которому можно создавать хиральные катализаторы для реакций гидрогенизации.
Американец Шарплесс, со своей стороны, разработал общую методику синтеза катализаторов, с помощью которых можно провести только в одном из двух типов хиральных молекул другую реакцию – окисления. И в том и в другом случае у ученых получилась смесь двух действительно разных молекул с разными химическими свойствами, и они смогли полностью отделить полезную часть смеси от патогенной.
