外国两实验室首次运用冷冻电镜观察到单个原子 著作权归作者所有。

随着电子检测和图像处理技术的突破，近年来，电子冷冻显微镜(cryo-EM)已实现了对蛋白质结构更高精细度的图像分析。但是目前想获得蛋白质中高分辨率的单原子冷冻电镜图像还很困难。5月底英国剑桥医学研究委员会分子生物学实验室和德国马克斯·普朗克生物物理化学研究所两个实验室分别在预印本网站bioRxiv发表论文报告了冷冻电镜产生了迄今为止最清晰的图像，并且首次识别出了蛋白质中的单个原子，巩固了冷冻电镜作为绘制蛋白质3D形状的主要工具的地位。 　　

为了让冷冻电镜达到原子分辨率，两个团队研究了一种名为去铁蛋白的蛋白质。由于其稳定性，这种蛋白质已经成为冷冻电镜的试验台：该蛋白质结构之前的纪录分辨率为1.54×10-10米。

去铁蛋白相关电镜图

片 图片来源：论文Single-particle cryo-EM at atomic resolution

随后，研究小组通过技术改进，拍摄到了更清晰的去铁蛋白照片。领导了德国该项目研究的生物化学家和电子显微镜学家Stark研究小组得到了这种蛋白质的1.25×10-10米结构，提高了所得图像的分辨率。英国团队获得的1.2×10-10米结构非常完整，领导了该项目的结构生物学家Scheres说，他们可以分辨出蛋白质和周围水分子中的单个氢原子。 　　

Scheres和同事Aricescu还测试了对一种名为GABAA受体的蛋白质的简化形式的改进。这种蛋白质位于神经元膜，是全身麻醉剂、焦虑药物和许多其他药物的靶标。去年，Aricescu团队使用冷冻电镜将该蛋白质定位到2.5×10-10米。但使用新的试剂盒，研究人员获得了1.7×10-10 米分辨率。Aricescu说：“这就像在你的眼睛上剥去一层模糊的东西。在这个分辨率下，每0.5×10-10 米就打开了一个完整的宇宙。” 　　原子分辨率图足够精确，可以在约为1.2×10-10米的分辨率下清楚地分辨出蛋白质中单个原子的位置。这些结构对于理解酶是如何工作的，以及利用这些见解来识别能够阻止其活性的药物特别有用。 　　Scheres说，这些突破可能会巩固冷冻电镜作为大多数结构研究首选工具的地位。但Stark认为，X射线晶体学仍保留一些吸引力。如果一种蛋白质可以结晶，那么它就能在很短时间内相对高效地生成与数千种潜在药物相结合的结构，不过仍然需要数小时到数天的时间，才能为极高分辨率的低温电磁结构生成足够的数据。

[来源：仪器信息网]

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