物理化学与生物物理学杂志
开放获取

抽象的

电子显微镜和单个粒子电子断层扫描揭示高分辨率单分子结构

张雷、任钢

该蛋白质在溶液中具有天然的动态性和异质性。蛋白质动力学涉及调节生物功能的平衡波动和生物马达的其他非平衡效应，生物马达将化学能转化为机械能。然而，通过 X 射线晶体和传统单粒子电子显微镜确定的蛋白质的单一、独特结构不足以涵盖溶液中蛋白质的动态性质。动态和异质蛋白质的结构测定本质上需要测定蛋白质的每个单独颗粒。最近，博士。任刚和詹雷发表了首张单个蛋白质的单分子三维 (3D) EM 图像，其清晰度足以确定其结构，IgG 抗体（14 Å 分辨率）和 17nm HDL（36 Å 分辨率）。这些结果取决于四项创新：i) 改进的冷冻电子显微镜 (cryoEM) 样品制备和电子显微镜 (EM) 操作条件导致通过冷冻电子断层扫描 (cryoET) 成功成像 17 nm HDL 颗粒 (120-200kDa) ）；ii) 开发了一种优化的 NS (OpNS) 协议，消除了困扰 EM 研究三十年的轮盘伪影。该 OpNS 协议提供高对比度的单脂蛋白图像，其大小 (<5%) 和形状 (<5%) 与冷冻电镜所见相似；iii) 开发了一种高分辨率和高对比度的样品制备方案，冷冻阳性染色（cryoPS），可以直接可视化小蛋白质的二级结构，例如CETP中的β链和球形HDL中apoA-I的螺旋双带；iv) 开发了一种强大的断层扫描重建方法，个体粒子电子断层扫描（IPET），这是一种高分辨率、高通量重建方法，据我们所知，它是确定个体蛋白质结构的唯一方法。值得注意的是，IPET 违背了单一蛋白质无法通过 EM 重建的传统观点，这为通过逐粒子结构比较来研究蛋白质动力学打开了大门。是确定单个蛋白质结构的唯一方法。值得注意的是，IPET 违背了单一蛋白质无法通过 EM 重建的传统观点，这为通过逐粒子结构比较来研究蛋白质动力学打开了大门。是确定单个蛋白质结构的唯一方法。值得注意的是，IPET 违背了单一蛋白质无法通过 EM 重建的传统观点，这为通过逐粒子结构比较来研究蛋白质动力学打开了大门。