作者:马丁·路德·哈雷·威登堡大学 电子冷冻显微镜产生脱铁蛋白的三维结构
信用:Panagiotis Kastritis 马丁路德大学(MLU)的生物化学家使用标准的电子冷冻显微镜获得了令人惊讶的好图像，这些图像与更复杂的设备拍摄的图像不相上下
他们几乎在原子水平上成功地确定了铁蛋白的结构
他们的研究结果发表在《PLOS一号》杂志上
近年来，电子冷冻显微术变得越来越重要，尤其是在揭示蛋白质结构方面
这项新技术的开发者获得了2017年诺贝尔化学奖
诀窍是:样品被快速冷冻，然后用电子轰击
在传统电子显微镜的情况下，首先从样品中提取所有的水
这是必要的，因为研究是在真空中进行的，这意味着水会立即蒸发，使成像成为不可能
然而，由于水分子在生物分子中，特别是在蛋白质中起着如此重要的作用，它们不能用传统的电子显微镜检查
蛋白质是细胞最重要的组成部分之一，执行多种任务
为了理解它们是如何工作的，有必要深入了解它们的结构
博士领导的研究小组
Panagiotis Kastritis是创新能力中心的组长，也是MLU生物化学和生物技术研究所的初级教授，他在2019年获得了一台最先进的电子冷冻显微镜
“在哈雷，没有其他显微镜像它一样，”卡斯特里蒂斯说
由联邦教育和研究部资助的新型热费希尔冰川200千伏显微镜不是同类显微镜中最好、最贵的
尽管如此，卡斯特里特斯和他的同事成功地确定了铁储存蛋白脱铁蛋白的结构，使其降至2
换句话说，几乎到了单个原子
一纳米等于十分之一纳米
这使得该研究小组与设备昂贵得多的部门处于类似的地位
脱铁蛋白经常被用作参考蛋白来确定相应显微镜的性能水平
就在最近，两个研究小组以大约1
2 Å
“只有使用非常强大的工具才能实现这些价值，而世界上只有少数几个研究团体可以使用这些工具
我们的方法是为许多实验室的显微镜设计的，”卡斯特里特斯解释说
电子冷冻显微镜是非常复杂的设备
“即使微小的错位也会使图像变得无用，”卡斯特里蒂斯说
对它们进行正确的编程是很重要的，而且哈雷拥有这方面的技术专长
但是在收集数据后进行的分析同样重要
“显微镜能产生数千张图像，”卡斯特里蒂斯解释道
图像处理程序用于创建分子的三维结构
与米尔顿教授合作
来自MLU生物化学和生物技术研究所的斯塔布斯说，研究人员开发了一种新方法来创建一个高分辨率的蛋白质模型
斯塔布斯的研究小组使用x光结晶学，这是另一种确定蛋白质结构的技术，需要蛋白质结晶
他们能够将图像分析技术的改进形式与电子冷冻显微镜拍摄的图像相结合
这使得电荷状态和单个水分子可见
“这是一个有吸引力的方法，”卡斯特里蒂斯说
不需要非常昂贵的显微镜，而是需要大量的计算能力，MLU就有
现在，除了使用x光结晶学，电子冷冻显微镜还可以用来产生蛋白质的图像——尤其是那些难以结晶的蛋白质
这使得大学内外能够就具有医学和生物技术潜力的样本的结构分析进行合作
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