Apa Itu Mikroskop Krio-Elektron, Teknik yang Menang Nobel Kimia 2017?

KOMPAS.com -- Pemenang Nobel Kimia 2017 akhirnya diumumkan pada hari Rabu kemarin (4/10/2017). Penghargaan tersebut diberikan kepada Jacques Dubochet dari Universitas Lausanne, Joachim Frank dari Universitas Columbia, dan Richard Henderson dari Universitas Cambridge yang berjasa dalam mengembangkan mikroskop krio-elektron (cryo-EM).

Dengan menggunakan teknik mikroskop krio-elektron, para peneliti bisa mempelajari molekul biologi dalam resolusi atom, sebuah ketajaman yang belum pernah dicapai sebelumnya.

Teknik ini tidak hanya membantu para peneliti untuk mempelajari struktur biomolekul, tetapi juga mengeksplorasi berbagai proses biologi. Sebagai contoh adalah untuk menvisualisasikan cara antibodi melawan virus.

(Baca juga: 3 Ilmuwan Menangi Nobel setelah Kembangkan Mikroskop Krio-elektron)

Sebelum mikroskop krio-elektron, para peneliti harus menggunakan teknik mikroskop elektron transmisi (TEM) atau kristalografi sinar-X untuk melihat struktur yang terlalu kecil bagi mikroskop cahaya. Namun, kedua teknik tersebut bukan tanpa masalah.

Kristalografi sinar-X yang menembakkan sinar X melalui sampel untuk menciptakan pola struktur molekul hanya dapat digunakan bila biomolekul membentuk struktur yang diminta. Teknik ini juga tidak bisa digunakan untuk melihat bagaimana molekul bergerak.

Sementara itu, teknik TEM dapat merusak sampel. Elektronnya sendiri dapat membakar biomolekul yang sedang dipelajari, sedangkan penggunaan vakum dalam teknik dapat membuat biomolekul kering dan runtuh.

Nah, di sinilah fungsi teknik mikroskop krio-elektron. Menangkal semua permasalahan di atas, para peneliti dapat mengombinasikan TEM dengan mikroskop krio-elektron untuk menvisualisasikan molekul biologi dengan resolusi atom.

(Baca juga: Bukti Ramalan Einstein Seabad Lalu Raih Nobel Fisika 2017)

Henderson bersama timnya menggunakan larutan glukosa untuk mencegah pengeringan molekul. Mereka juga menggabungkan elektron bertegangan rendah dengan foto-foto yang diambil dalam berbagai sudut dan pendekatan matematika untuk membangun foto tiga dimensi dari protein yang tertata rapi dalam membran biologi.

Sementara itu, Frank  berhasil mengembangkan teknik memproses foto yang dapat memecah data TEM dan membangun foto biomolekul seakan-akan berada di dalam larutan.

Akan tetapi, teknik Henderon tidak dapat digunakan untuk biomolekul yang dapat dilarutkan dalam air, sedangkan membekukan sampel dapat menimbulkan formasi kristal es yang dapat menganggu hasil gambar dan sampel itu sendiri.