Richard Henderson: Nobel-díjas skót biofizikus és elektronmikroszkópia-úttörő
Richard Henderson – Nobel-díjas skót biofizikus, az elektronmikroszkópia és elektronkristallográfia úttörője; bakteriorodopszin és GPCR-szerkezetek feltárója.
Richard Henderson CH FRS FMedSci (született 1945. július 19-én) skót molekuláris biológus és biofizikus. A biológiai molekulák elektronmikroszkópiájának úttörője. A kémiai Nobel-díjat 2017-ben megosztva kapta Jacques Dubochet-vel és Joachim Frankkal a törékeny, sugárérzékeny biológiai minták nagyfelbontású képalkotására szolgáló kriogén elektronmikroszkópiai (cryo-EM) módszerek fejlesztéséért. Munkássága alapvetően megváltoztatta azt, ahogyan a fehérjék és más makromolekulák háromdimenziós szerkezetét vizsgáljuk.
Henderson 1973 óta dolgozik a Cambridge-i Orvosi Kutatási Tanács Molekuláris Biológiai Laboratóriumában (MRC LMB), amelynek 1996 és 2006 között igazgatója volt. Irányítása alatt az intézet tovább erősítette vezető szerepét a szerkezetbiológiai kutatásokban, és sok fiatal kutatót nevelt ki. Emellett 1993 tavaszán vendégprofesszor volt a berkeley-i Kaliforniai Egyetem Miller Intézetében. Pályafutása során számos egyetemmel és kutatócsoporttal működött együtt, és sok alapvető módszertani fejlesztéshez járult hozzá.
Kidolgozta a baktériumok egyik molekulájának, a bakteriorodopszinnak a szerkezetét. A molekula a fény energiáját rögzíti, és arra használja fel, hogy protonokat mozdítson ki a sejtből, ezzel protongradiens létrehozását biztosítva, amelyből a sejt ATP-t képez. A bakteriorodopszin szerkezetének meghatározása az egyik korai példa volt arra, hogy membránfehérjéket atomi felbontásban lehessen leírni; ez volt a második atomi modell egy membránfehérjéről, és megalapozta a membránfehérjék elektronmikroszkópos vizsgálatát. A Henderson által az elektronkristallográfiához kifejlesztett technikákat – például az alacsony dózisú képalkotást, a 2D-krisztallográfia és a képfeldolgozás speciális eljárásait – ma is széles körben használják.
Henderson módszerei hozzájárultak számos fontos, farmakológiailag releváns fehérje, többek között sok G-fehje kapcsolt receptor (GPCR) szerkezetének megoldásához. Ezek a receptorok egy nagy fehérjecsaládja, amely a sejten kívüli molekulákat érzékeli és belső jelátviteli utakat aktivál, ami végső soron a sejtek válaszához vezet a külső ingerekre. A cryo-EM és az elektronikus képfeldolgozó eljárások fejlődése lehetővé tette, hogy ezek a dinamikus és nehezen kristályosítható fehérjék is atomi részletességgel legyenek vizsgálhatók, ami jelentős előrelépés a gyógyszertervezésben.
Legfontosabb módszertani hozzájárulásai közé tartozik az elektronmikroszkópos képalkotás sugárkárosodásának csökkentése, az alacsony dózisú felvételi technikák és a 2D-krisztallográfiai eljárások finomítása, valamint az olyan képfeldolgozási elvek kidolgozása, amelyek a gyenge kontrasztú, zajos képekből is képesek megbízható térbeli információt kinyerni. Bár a modern közvetlen elektronérzékelők és továbbfejlesztett algoritmusok később érvényesültek, Henderson elvi és gyakorlati eredményei megteremtették a cryo-EM mai sikereinek alapjait.
Több rangos tudományos elismerés tulajdonosa (a cikk elején szereplő jelölések: CH, FRS, FMedSci), emellett számos díjat és meghívást kapott nemzetközi konferenciákra. Tudományos pályafutása során számtalan befolyásos közleményt publikált, és jelentős hatást gyakorolt a szerkezetbiológia és a gyógyszerkutatás fejlődésére.
Összességében Henderson munkássága nemcsak egy-egy molekula szerkezetének feltárásában volt meghatározó, hanem abban a módszertani váltásban is, amely lehetővé tette a nagy és dinamikus biomolekuláris komplexumok atomi felbontású vizsgálatát. Eredményei ma is alapvetőek a molekuláris biológia, a biofizika és az orvos-biotechnológia kutatásában.
Kérdések és válaszok
K: Mi Richard Henderson foglalkozása?
V: Richard Henderson skót molekuláris biológus és biofizikus.
K: Mit nyert 2017-ben?
V: 2017-ben Richard Henderson megosztva kapta a kémiai Nobel-díjat Jacques Dubochet-vel és Joachim Frankkal.
K: Hol dolgozott 1973 óta?
V: Richard Henderson 1973 óta a Cambridge-i Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology (MRC LMB) laboratóriumában dolgozik.
K: Milyen molekula szerkezetét dolgozta ki?
V: Richard Henderson dolgozta ki a bakteriorodopszin szerkezetét, egy olyan molekulaét, amely a baktériumokban található, és amely a fény energiáját elkapja, és arra használja, hogy protonokat mozdítson ki a sejtből.
K: Milyen technikákat fejlesztett ki az elektronkristallográfiához?
V: A Richard Henderson által az elektronkristallográfiához kifejlesztett technikákat ma is használják, és segítenek számos G-fehérje-kapcsolt receptor (GPCR) szerkezetének felderítésében.
K: Hogyan érzékelik a GPCR-ek a sejten kívüli molekulákat?
V: A G-fehérje-kapcsolt receptorok (GPCR-ek) érzékelik a sejten kívüli molekulákat és aktiválják a belső jelátviteli utakat, amelyek az ezekre a molekulákra adott sejtválaszokhoz vezetnek.
Keres