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ヨアヒム・フランク Joachim Frank

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ヨアヒム・フランク(Joachim Frank, 1940 年 9 月 12 日-, ドイツ生まれ)は、アメリカの生化学者・分子生物物理学者・生命科学者である。コロンビア大学教授。ニューヨーク州立大学オールバニ校特別教授 (Distinguished Professor)。2017 年ノーベル化学賞受賞者。

経歴

1963 フラウブルグ大学 卒業
1967 ミュンヘン大学 修士号取得 (Walter Rollwagen 教授 )
1970 ミュンヘン工科大学 博士号取得(Walter Hoppe 教授)
1970-1972 博士研究員 ((a)カリフォルニア工科大学 (R. Nathan 博士), (b)カリフォルニア大学バークレー校 (R. M. Glaeser 教授), (c) コーネル大学 (B. M. Siegel 教授)
1972–1973 マックスプランク研究所 客員研究員
1973–1975 ケンブリッジ大学 Senior Research Assistant
1975–1998 ワズワースセンター Senior Research Scientist
1987 年 4月–  5月 MRC 分子生物学研究所 Sabbatical leave (Richard Henderson 博士)
1994 年 7月–12月 マックスプランク研究所 Sabbatical leave (Ken Holmes 博士)
1994–現在 Laboratory for Computational Biology and Molecular Imaging, Lab Chief
1997–現在 ニューヨーク大学 Research Professor
1998–現在 ハワーズ·ヒューズ医学研究所 研究員
2008–現在 コロンビア大学 生化学·分子生物物理学科教授
2008–現在 コロンビア大学 生物科学科教授

受賞歴

1993 Elizabeth Roberts Cole Award of the Biophysical Society(David DeRosier と同時受賞)
1998 Howard Hughes Medical Institute Investigator Award
2001 Scientific Merit Award, as “Scientist of the Fourth Quarter Century” by the New York State Department of Health
2003 Chancellor’s Research Recognition Award from the University at Albany, SUNY
2006 Elected Fellow of the American Academy of Arts and Sciences
2006 Elected Member of the National Academy of Sciences
2006 Named Wadsworth Distinguished Scientist in Structural Biology
2006 Elected Fellow of the American Academy of Microbiology
2007 Appointed Distinguished Professor, State University of New York
2008 George E. Palade Distinguished Lecture and Gold Medal (Ada Yonath および Thomas Steitz と同時受賞), Wayne State University
2012 Twenty Third Annual Distinguished Lecturer in Physiology and Biophysics, Virginia Commonwealth University, School of Medicine
2014 Franklin Medal for Life Science
2014 Schwartz Lecture in Structural & Chemical Biology at Mount Sinai
2017 Nobel Prize in Chemistry

研究業績

クライオ電子顕微鏡における画像解析手法である”単粒子再構成法”を開発

クライオ電子顕微鏡は、サンプル水溶液を極低温下で急速凍結凍結させたうえで電子顕微鏡測定を行うため、生体環境に近い状態の水和サンプルを測定できる利点がある。しかし、通常、調製したサンプルは、様々な方向を向いており、X線結晶解析と同じような方法で数学的にタンパク質の構造を計算することができない。Frank 博士は、単粒子再構成法と呼ばれる画像解析技術の開発によりこの問題を解決し、クライオ電子顕微鏡の発展に貢献した。特に SPIDER と呼ばれるコンピュータプログラムを開発することにより、この技術が広く利用されるようになった。[1]

単粒子再構成法の大まかな流れは以下のとおり (下図)。

(1) 様々な方向を向いたタンパク質が包摂された測定サンプルに、電子線を当て原子レベルの像をつくる。

(2) 相互相関関数 (cross-correlation function) を利用して、様々な向きを向いた投影像の類似性を調べる。[2], [3]

(3) その解析により、高い分解能の平面構造を取得する。[2], [3]

(4) Random Conical Tilt と呼ばれる解析手法により、(3) で得られた複数の角度の平面構造を処理することで、立体構造を導き出す。[4}

Frank 博士は、これらを利用して生体分子の構造を構築できることも実証してきた。例えば、(1)-(3) の技術によりグルタミンシンテターゼの平面投影像を高い解像度で得た。[4] また、Random Conical Tilt の手法により、リボソーム 50 S サブユニットの三次元構造を構築した。[4]

 

関連動画

関連文献

  1. Frank, J.; Shimkin, B.; Dowse, H. Ultramicroscopy19816, 343. DOI: 10.1016/S0304-3991(81)80236-7
  2. Frank, J. Ultramicroscopy 19751, 159. 10.1016/S0304-3991(75)80020-9
  3. Frank, J.; Al-Ali, L. Nature1975256, 376. DOI: 10.1038/256376a0
  4. (a) Radermacher, M.; Wagenknecht, T.; Verschoor, A; Frank, J. J. Microsc. 1986141, RP1. DOI: 10.1111/j.1365-2818.1986.tb02693.x (b) Radermacher, M.; Wagenknecht, T.; Verschoor, A.; Frank, J. J. Microsc. 1987146, 113. DOI: 10.1111/j.1365-2818.1987.tb01333.x
  5. Frank, J.; Goldfarb, W.; Eisenberg, D.; Baker, T. S.;Ultramicroscopy 19783, 283. DOI: 10.1016/S0304-3991(78)80038-2

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