朝阳清华 学最新文章：冷冻电子显微学与构造生

冷冻电子显微学近年来在电子显微镜的硬件装备及构造解析的软件算法等方面取得了多个主要的技巧冲破, 正在成为构造生物学研讨的主要技巧手腕, 为越来越多的生物学研讨者所看重. 冷冻电子显微学的技巧特色决议了它所具备的一些奇特优势和成长偏向, 同时作为一个正在敏捷成长的科学技巧范畴, 须要多学科的交叉增进.
近期来自清华 学生科院的王雄伟发文介绍了冷冻电子显微学的研讨近况及面对的技巧挑衅, 并提出将来可能实现构造生物学与细胞生物学分歧标准的研讨在冷冻电子显微学技巧上融会的新办法.
构造生物学是 20 世纪后半叶, 尤其是在 80~90年月蓬勃成长起来的主要学科. 经由过程对生物 分子(卵白质、核酸及其复合体)的三维空间构造的测定, 构造生物学可以在微不雅标准上准确地描写庞杂生物 分子的外形, 原子与分子组合方法, 及其外面带电、亲疏水等物理性质, 从而为生物 分子施展生物学功效的机理供给症结的说明. 进入 21 世纪以来, 构造生物学研讨的技巧手腕日益成熟, 在现代生物学研讨的各个分支范畴中均施展侧重要的感化. 至今为止, 国际卵白质构造数据库中的构造数据已经跨越 100000, 个中绝 部门构造由 X 射线晶体学及核磁共振波谱学解析而来.
近年来, 技巧的提高使得构造生物学新的研讨手腕取得了长足的进展. 2013 年 12 月份揭橥在Nature 上的应用冷冻电子显微学解析获得 TRPV1 原子分辩率构造的两篇文章, 在构造生物学范畴造成了伟大的反应. 美国加州 学旧金山分校的程亦凡研讨组与 Julius 研讨组合作, 应用冷冻电子显微学技巧初次获得了 300 kD膜卵白 TRPV1的 3.4 Å分辩率的三维构造, 并树立了该分子的原子模子.
其其实曩昔的几年间, 已经有若干工作报道了应用冷冻电子显微学解析病毒、卵白酶体复合物、核糖体等近原子分辩率模子. 这些工作的里程碑式意义在于: 高分辩率构造解析进程不须要发展三维晶体, 样品用量异常少, 并且可以在短时光内同时获得多个复合体状况的三维构造. 短短一年里, 冷冻电子显微学技巧作为直接解析生物 分子原子分辩率构造的技巧手腕受到人们的普遍存眷.
事实上, 电子显微学是构造生物学研讨中的老兵. 该技巧自从 20 世纪 50~60 年月以来, 一向在研讨细胞、 亚细胞及生物 分子构造的研讨中饰演着奇特的脚色, 揭示了许多主要的细胞内精致构造. 在研讨生物 分子的构造方面， 该技巧采用与 X 射线晶体学及核磁共振波谱学迥然分歧的道理, 在曩昔的几十年里逐渐树立了成熟的图像处置及剖析算法, 成为构造研讨的一种奇特技巧手腕. 近 10 年来, 该范畴的日臻成熟以及科研团队的扩展更快地催生了冷冻电子显微学成像技巧与构造解析技巧的革命性冲破. 自从 2008 年以来, 冷冻电子显微学已经持续获得多种生物 分子复合体的原子分辩率构造, 并且高分辩率构造的解析速度正在出现敏捷上涨的趋向。
冷冻电子显微学从 20 世纪中叶开端, 阅历了 80年月到 90 年月的技巧办法树立时代, 21 世纪初的技巧成熟期, 在曩昔的两年里产生了革命性的技巧提高, 进入了快速成长期. 构造生物学和细胞生物学研讨者若何抓住这个契机, 若何尽快顺应新的局势, 控制新的技巧, 充足施展该技巧的优势从而加倍更深刻地研讨性命现象, 将是将来几年里的一个主题. 数学、物理学、盘算机科学、资料科学、化学等浩瀚范畴的研讨者们必将在将来冷冻电子显微学的新技巧新办法的开辟中施展主要的感化, 成为该技巧的进一步完美与成熟的主要力气.
冷冻电子显微学范畴研讨者们则须要以自动开放的立场吸引其他范畴研讨者的合作, 并积极迎接来自更多范畴研讨者的挑衅, 坚持并成长本身的技巧专长, 站在技巧成长的制高点上选准研讨偏向, 始终在冷冻电子显微学的技巧前沿上开疆拓土.