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NatureMethods公布2015年

发布时间:2019-08-15 19:32:19

  时近岁末,各大杂志接连进行了年终盘点,12月 0日的《NatureMethods》也盘点了年度技术,选出了2015年最受关注,影响广泛的技术成果:单粒子低温电子显微镜(cryo-EM)。

  一个蛋白质或蛋白质复合物的三维结构可以提供有关其生物学功能的重要见解。作为一种结构测定技术,单粒子cryo-EM的位次仅居于高分辨率方法X-射线晶体学及核磁共振(NMR)光谱法之后。由于近年来的技术进展使得现在能够利用cryo-EM解析近原子分辨率结构,这种情况正在迅速地发生改变。

  数十年里,X-射线晶体学一直是解析蛋白质结构的首选方法。然而,许多的蛋白质,尤其是膜蛋白和蛋白质复合物却难以结晶。一些替代传统晶体学的方法存在各自不同的局限性。例如,串行飞秒激光晶体学(serialfemtosecondcrystallography)技术利用了X射线自由电子激光(XFEL),不再要求单一大蛋白结晶而是获得大量容易生成的微晶体,然而在高度专业化的XFEL下光束线时间(beamtime)的竞争是非常激烈的。NMR光谱法可用来解析小蛋白的结构,但仍然难以将其应用于较大的蛋白。

  不同于晶体学,cryo-EM尤其适宜于获得大蛋白质复合物及显示多种构象或组成状态的一些系统的结构信息。过去的数十年,在这一最初很小的领域中的研究人员一直在稳步地前进,提高cryo-EM的分辨率并进而扩大它的生物适应性。EvaNogales在本期的NatureMethods杂志上介绍了cryo-EM成为一种主流结构生物学技术的开发史。

  这一曾经很小的领域现正在突飞猛进。一种新型的高度敏感直接探测照相机可直接捕捉到电子,有可能实现分辨率的飞跃。第一批探索这些新型探测器的论文发布于201 年,2014年看到了几篇用cryo-EM解析一些重要的高分辨率结构的论文。2015年,多项研究已突破了 埃(?)的分辨率障碍 这一前所未有的壮举甚至让一些长期的cryo-EM从业者都感到惊讶。

  但一台好的检测器并非是万能的。一项成功的cryo-EM研究很大程度上依赖于好的样本制备以及复杂的图像处理软件。AllisonDoerr在本期的NatureMethods杂志上探讨了这一问题。

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