世界上第一个单分子高精度蛋白质图像出炉
生物谷 · 2016/01/14
现在,一个研究团队已经可以用新的石墨烯材料来采集单个蛋白的图像。根据最近公布的arXiv上的一项研究,这种使用全新材料石墨烯获得的蛋白质图像是第一个针对单个蛋白质的高分辨率图像。


在人体内,有数千不同的蛋白质。每个蛋白质都有独特的形状,这样决定了它们独特的功能。科学家们至今都有很难捕捉单个蛋白的图像。问题在于,高功率成像工具往往会抹导致脆弱的蛋白质结构发生破坏,因此研究人员拍摄数以百万计的照片,来全面地了解一种蛋白质的晶体结构。这些工具所产生的图像,通常是模糊的,并且一些蛋白质不能被拍照,因为它们无法形成晶体。

现在,一个研究团队已经可以用新的石墨烯材料来采集单个蛋白的图像。根据最近公布的arXiv上的一项研究,这种使用全新材料石墨烯获得的蛋白质图像是第一个针对单个蛋白质的高分辨率图像。

捕捉单个蛋白质的图像时,研究人员将蛋白质的溶液雾化,并混合到非常薄的石墨烯片上。然后他们使用了低能量的全息电子显微镜,通过弹跳电子束来撞击蛋白质,然后记录这些电子与其它电子的如何相互作用产生的图像。这种低能量的电子束可以保证蛋白质结构不会出现太大的破坏。不同于以前其他成像方法,研究人员使用全息电子显微镜可以保证蛋白质结构的完整性和可靠性。利用计算机技术,研究人员使用了全息电子显微镜产生的图像来重建蛋白质的原始结构。


细胞色素C图像。A)从全息电子显微镜获取的细胞色素C蛋白的图像。B)三种不同的蛋白质观察角度的重建。C)使用电子计算机技术来数字重建的蛋白质的不同角度的模型。

(图片来自:Jean-Nicolas Longchamp et al, 2015, arXiv)

研究人员试图将自己解析的结构与几种已经广为人知的蛋白质结构做对比,比如血红蛋白(在红血球中携带氧气的蛋白),牛血清白蛋白(在实验室常用的蛋白)和细胞色素C(细胞内的电子转移在他)。他们比较了所得图像,并与其他成像技术获得的图像做对比,并发现,他们的照片有更高的清晰度。研究人员接下来希望获取其他未解析过的蛋白质图像。如果科学家更好地了解蛋白质结构,他们可以找可能存在的错误折叠的蛋白、如阿尔茨海默氏症,帕金森氏和亨廷顿氏病相关的蛋白质,这对于人类健康和基础生物学的研究大有益处。

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