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电子显微镜

veronica falconieri和sriram subramaniam的铅图像,由国家癌症研究所提供。

原子:它们是生命,宇宙和一切的基础。但即使它们组成了所有可见的物质,每种化合物和身体中的每种蛋白质,也令人难以置信的繁重,才能看到它们关闭。

本身,原子太小,甚至是我们最强大的显微镜。但现在,武装一套新技术,冷冻电子显微镜揭示了蛋白质中的个体原子 - 以及它们如何完全适合在一起。

德国马克斯·普朗克生物物理化学研究所和英国医学研究委员会分子生物学实验室的研究团队最近都将低温电子显微镜推向了原子分辨率。

“这真的是一个里程碑,这是肯定的,”Max Planck的电子显微镜和学习的领先作家霍尔格斯克·斯塔克自然她的ewen callaway。

“真的没有什么可打破的了。这是最后一个分辨率的障碍。”

成像不可思议的小

由于作为显微镜的揭示,可以在标准的覆盖范围内有一个整个宇宙,转向旋钮光显微镜。电子显微镜,在更长的渐进式中风,揭示了这个世界 - 没有它,我们无法看到病毒或蛋白质,以了解生命过程的钥匙。

电子显微镜向任何被成像的物体发射一束电子;利用反射回来的东西,显微镜创造出物体的图像。

Callaway一直在覆盖现在几年的Cryo-Croto-Croto-Croto-Crotonic显微镜革命。

“现在有一个很重要的生物问题,现在可以通过以前永远无法实现,”UCSF结构生物学家大卫agard告诉callaway2015年。

这些新的预印本研究,虽然尚未发表或同行评审,是解决上述问题的下一步。

核冬天

低温电子显微镜的“低温”部分指的是在你用电子把样品弄得模糊不清之前,对样品进行快速冷冻。虽然低温电子显微镜本身已经存在了几十年,研究小组开发了硬件和软件,导致了这个小飞跃。

用一套新技术武装,冷冻电子显微镜揭示了蛋白质中的个体原子。

已经有一个成像技术它可以实现结构的原子级图像——x射线晶体学,它使用结晶样品和x射线来获得结果。卡拉威写道,形成合适的晶体需要数年的时间,然而,有些蛋白质完全不会结晶。

研究小组使用了增强的工具,从数据中提取出更清晰的图像,包括确保电子以协调的速度撞击物体的技术,从而得到更好的结果。剑桥大学的研究小组还使用了更灵敏的探测器和一种软件程序,可以帮助消除结果中偏离轨道的电子反弹产生的噪音。

两个研究小组都对一种蛋白质——脱铁蛋白进行了成像钢丝- 相对于强度和稳定性使其成为一种流动的冷冻电子显微镜。剑桥研究人员实现了如此锐利的原子分辨率,它们不仅可以在蛋白质中看到个体氢原子,而是在围绕它的水分子中。

“宇宙”

能够看到蛋白质的原子结构可能开启对这些生命最基本组成部分的更深入的了解。寻找基于蛋白质结构开发药物的研究人员也将有新的靶点。

当他们在简化版的GABAA受体(焦虑药物和麻醉剂的靶点)上试验低温电子显微镜技术时,他们看到了以前从未见过的细节,包括组胺位置的水分子,组胺是过敏反应的驱动因素。

电子显微镜

用冷冻电子显微镜产生的蛋白质戊酮蛋白的图像。信用:分子生物学MRC实验室

“这是一个用于基于结构的药物设计的金矿,”医学研究委员会实验室结构生物学家Radu Aricscu告诉Callaway。更好的理解可能意味着更好的药。

Ångström是辐射波长和渗透到原子深度的进步的无限单元。

“这就像剥去了你眼睛上的一块模糊的东西,”艾丽塞斯库告诉卡拉威。

“在这个分辨率下,每一半ångström打开一个整个宇宙。”

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