올해 노벨 화학상의 영예는 생화학 분야의 혁명적인 발전을 가져온 '저온전자현미경(cryo-electron microscopy)'을 개발한 연구자들에게 돌아갔다.
4일(현지시간) 스웨덴 왕립과학원 노벨상위원회는 올해 노벨 화학상 수상자로 자크 두보쉐(Jacques Dubochet) 스위스 로잔대학교 교수와 조아킴 프랭크(Joachim Frank) 미국 콜롬비아대학교 교수, 리처드 헨더슨(Richard Henderson) 영국 케임브리지 분자생물학 MRC 연구소 연구원 등 3명을 공동 선정했다고 밝혔다.
이들은 용액 속 생체분자의 화학 구조를 고해상도로 관찰할 수 있는 저온전자현미경을 개발한 공로를 인정받았다. 전자현미경은 오랫동안 생명이 없는 물질을 영상화하는 데 적합하다고 알려져 왔다. 살아있는 시료가 강력한 전자빔에 의해 파괴되기 때문이다. 이 때문에 생화학 분야는 오랫동안 많은 부분이 보이지 않는 영역으로 채워져 있었다.
올해 수상자들이 개발한 저온전자현미경은 이런 상황을 변화시켰다. 연구자들은 이 장비를 통해 생체분자의 운동을 정지시키고 이전까지 보지 못했던 과정을 시각화 할 수 있다. 이는 생명의 화학적 이해와 의약품 개발에 결정적인 역할을 했다. 1990년 리차드 헨더슨 교수는 전자현미경으로 단백질의 3차원 이미지를 생성하는 데 성공하면서 이 획기적인 기술의 잠재력을 입증했다.
요하임 프랭크 교수는 이 기술을 일반적으로 적용 가능하게 만들었다. 1975년부터 1986년 사이에 그는 전자현미경의 흐릿한 2차원 영상을 분석하고 병합해 또렷한 3차원 구조로 나타내는 방법을 개발했다.
자크 두보쉐 교수는 전자현미경 검사에 물을 도입했다. 액체 상태의 물은 전자현미경의 진공 상태에서 증발해 생체 분자를 붕괴시킨다. 1980년대 초 두보쉐 교수는 물을 유리화하는 데 성공했다. 그는 물을 급속히 냉각시켜 생체 시료 주변의 액체를 고형화시켰고, 이를 통해 생체 분자가 진공 상태에서도 자연스러운 형태를 유지하도록 만들었다.
이런 발견들에 힘입어 저온전자현미경은 2013년 원자 수준의 해상도에 도달했으며, 연구자들은 이제 생체 분자의 3차원 구조를 일상적으로 관찰할 수 있게됐다.
노벨위원회는 "지난 몇 년 동안 과학 문헌에는 항생제 내성을 일으키는 단백질부터 지카 바이러스의 표면에 이르기까지 이미지로 가득 차있다"며 "이에 힘입어 생화학 분야는 폭발적인 발전에 직면해 있으며 흥미진진한 미래를 준비하고 있다"고 설명했다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
4일 올해 노벨 화학상 수상자로 선정된 자크 두보쉐 스위스 로잔대학교 교수와 조아킴 프랭크 미국 콜롬비아대학교 교수, 리처드 헨더슨 영국 케임브리지 분자생물학 MRC 연구소 연구원.
