作者阿曼达·莫里斯，西北大学 研究人员捕获了数十万张地中海-太平洋复合体的图像
然后，他们使用计算方法来重建3D图像
学分:西北大学 有史以来第一次，一个由西北大学领导的研究小组仔细观察了人类细胞内部，观察了一个负责调节基因表达的多亚基机器
这种结构被称为介体结合的起始前复合物(Med-PIC)，是决定哪些基因被激活，哪些基因被抑制的关键因素
介体有助于将复合物的其余部分——核糖核酸聚合酶ⅱ和一般转录因子——定位在细胞想要转录的基因的开始
研究人员使用低温电子显微镜(cryo-EM)以高分辨率可视化了该复合体，使他们能够更好地理解其工作原理
因为这种复合物在许多疾病中起作用，包括癌症、神经退行性疾病、艾滋病毒和代谢紊乱，研究人员对其结构的新认识可能被用来治疗疾病
该研究的资深作者、西北大学的袁赫说:“在基因表达的背景下，这台机器对于现代分子生物学的每个分支都是如此的基础。”
“在3D中可视化结构将有助于我们回答基本的生物学问题，比如DNA是如何复制成RNA的
" “看到这个结构让我们了解它是如何工作的，”该论文的第一作者之一瑞安·阿卜杜拉补充道
“这就像拆开一个普通的家用电器，看看所有东西是如何组装在一起的
现在我们可以理解复合物中的蛋白质是如何聚集在一起完成它们的功能的
" 这项研究将于3月11日发表在《科学》杂志上
这标志着人类介体复合物第一次在人体细胞中以3D形式可视化
他是西北大学温伯格艺术与科学学院的分子生物科学助理教授
阿卜杜拉和安娜·塔里兹纳都是何实验室的研究生，是这篇论文的第一作者
为了重建人类介体结合转录起始前复合物的3D图像，研究人员首先捕获了数十万个医学-PIC复合物的图像
然后，他们使用计算方法来重建3D图像
学分:西北大学 著名生物化学家罗杰·孔伯格在1990年发现了酵母中的介体复合物，并因此获得了2006年诺贝尔化学奖
但是介体由令人生畏的26个亚单位组成——与启动前复合物结合时总共有56个——研究人员直到现在才获得人类版本的高分辨率图像
“这是一个技术上非常具有挑战性的项目，”他说
“这些综合体很少
要获得少量的蛋白质复合物，需要数百升非常难以生长的人体细胞
" 当何的团队将样品放在单层氧化石墨烯上时，一个突破性的进展出现了
通过提供这种支持，石墨烯片最小化了成像所需的样本量
与所使用的典型载体——无定形碳相比，石墨烯提高了信噪比，从而实现了更高分辨率的成像
在准备好样本后，该团队使用冷冻电磁技术(一种获得2017年诺贝尔化学奖的相对较新的技术)来确定蛋白质的3D形状，蛋白质通常比人类头发的宽度小几千倍
这项技术的工作原理是向一个快速冻结的样本发射电子流，以拍摄许多2D图像
在这项研究中，何的团队拍摄了数十万张医学图片
然后，他们使用计算方法来重建3D图像
“解决这个复杂的问题就像组装一个拼图，”塔里兹纳说
“这些亚基中的一些已经从其他实验中知道，但是我们不知道这些片段是如何组装在一起或相互作用的
有了我们最终的结构，我们终于能够看到这个复杂的整体并理解它的组织
" 最终的图像显示地中海-太平洋复合体是一个扁平细长的结构，长45纳米
研究人员还惊讶地发现，介体相对于复合物的其余部分移动，在铰链点与核糖核酸聚合酶ⅱ结合
“调解人像钟摆一样移动，”阿卜杜拉说
“接下来，我们想了解这种灵活性意味着什么
我们认为它可能会对复合体中一种关键酶的活性产生影响
"
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