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Cell:单颗粒冷冻电镜技术入门指南及突破进展

 

结构生物学的主要目标是,从机制上理解关键的生物学过程。研究这些过程中的大分子和复合体,确定它们的原子结构,可以得到最详细的基础信息。除此之外,获得药物靶标的原子结构也是药物开发的标准程序,人们可以在此基础上设计和优化治疗性的化合物。

 

不久以前,单颗粒冷冻电镜(cryo-EM)还不是大多数结构生物学家们的第一选择。2013年以前,蛋白数据库(PDB)中的绝大多数原子结构还是X射线晶体衍射获得的。而现在,单颗粒冷冻电镜已经成为了X射线晶体衍射的有力竞争者,不仅在分辨率上能够与之匹敌,还适用于难以结晶的大分子。

 

本期Cell杂志刊登了华人学者程亦凡(Yifan Cheng)博士的两篇文章。这两篇文章由浅入深的介绍了风头正劲的单颗粒冷冻电镜,为想要试水这一技术的新手们提供了入门指南,并且详细介绍了这一技术近年来取得的重要突破。

 

程亦凡是加州大学旧金山分校的副教授,他原本是物理学博士,后来改用物理学方法研究生物问题。近来,程亦凡在冷冻电镜方面取得了突破性成果,受到了广泛的关注。

 

单颗粒冷冻电镜入门

 

单颗粒冷冻电镜是用于单颗粒样本的冷冻电镜技术,不需要结晶就可以确定蛋白质和大分子复合体的结构。这篇文章介绍了单颗粒冷冻电镜在结构分析时的实验步骤、注意事项、数据判读和入门指引,为希望了解这一技术的科学家们提供了宝贵的资源。(原文:A Primer to Single-Particle Cryo-Electron Microscopy)

 

单颗粒冷冻电镜的技术突破

 

这篇综述探讨了为冷冻电镜带来变革的硬件和软件突破。这些技术突破让单颗粒冷冻电镜能够获得质量空前的图像,达到接近原子水平的分辨率。与X射线晶体衍射相比,单颗粒冷冻电镜还是一个相对年轻的技术,仍处于快速发展中。但X射线晶体衍射完全依赖于结晶质量,这已经成为了一个重要的技术瓶颈。而单颗粒冷冻电镜在这方面可能更有吸引力。(原文:Single-Particle Cryo-EM at Crystallographic Resolution)

 
参考文献
我要补充文献
Single-Particle Cryo-EM at Crystallographic Resolution

Single-Particle Cryo-EM at Crystallographic Resolution

Until only a few years ago, single-particle electron cryo-microscopy (cryo-EM) was usually not the first choice for many structural biologists due to its limited resolution in the range of nanometer to subnanometer. Now, this method rivals X-ray crystallography in terms of resolution and can be used to determine atomic structures of macromolecules that are either refractory to crystallization or difficult to crystallize in specific functional states. In this review, I discuss the recent breakthroughs in both hardware and software that transformed cryo-microscopy, enabling understanding of complex biomolecules and their functions at atomic level.

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A Primer to Single-Particle Cryo-Electron Microscopy

A Primer to Single-Particle Cryo-Electron Microscopy

Cryo-electron microscopy (cryo-EM) of single-particle specimens is used to determine the structure of proteins and macromolecular complexes without the need for crystals. Recent advances in detector technology and software algorithms now allow ima

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