生物三维电子显微学进入全新高速发展时期

生物三维电子显微学主要由三个部分组成——电子晶体学、单颗粒技术和电子断层成像术,其结构解析对象的尺度范围介于X射线晶体学与光学显微镜之间,适合从蛋白质分子结构到细胞和组织结构的解析。以冷冻电镜技术与三维重构技术为基础的低温电子显微学代表了生物电子显微学的前沿。低温单颗粒技术对于高度对称的病毒颗粒的解析最近已达到3.8"分辨率,正在成为解析分子量很大的蛋白质复合体高分辨结构的有效技术手段。低温电子断层成像技术目前对于真核细胞样品的结构解析已达到约40#的分辨率,在今后5年有望达到20$。这样,把X射线晶体学、NMR以及电镜三维重构获得的蛋白质分子及复合体的高分辨率的结构,锚定到较低分辨率的电子断层成像图像中,从而在细胞水平上获得高精确的蛋白质空间定位和原子分辨率的蛋白质相互作用的结构信息。这将成为把分子水平的结构研究与细胞水平的生命活动衔接起来的可行途径。

三维电子显微学自动化数据采集的进展

生物三维电子显微学在过去几年取得了巨大的突破,一些具有高对称性的病毒颗粒获得了准原子分辨率的结构,非对称性的生物大分子及其复合体的结构分辨率也有快速的提高。而要获得高分辨率的结构,获取足够多的高质量电子显微照片是其中的一个关键因素。近年来,自动化数据采集技术在电子断层成像术和单颗粒方法中都取得了很大的进展。其广泛应用将使结构测定更加快速并使结构分辨率提高到更高的层次。