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冷冻电镜数据怎么获得,如果分析通过冷冻电镜获取的的细胞数据

来源:整理 时间:2022-04-27 06:59:49 编辑:管理知识 手机版

Dubochet 博士领导的小组开发出真正成熟可用的快速投入冷冻制样技术制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品,随着冷台技术的开发,冷冻电镜技术正式推广开来。事实上,早在2015年《自然》杂志旗下子刊Nature Methods将冷冻电镜技术(cryo-EM)评为年度最受关注的技术,我们邀请了剑桥大学MRC分子生物学实验室博士后张凯系统介绍冷冻电镜发展,同时也对在这一领域做得非常出色的华人科学家程亦凡教授进行了专访。

X射线晶体学与冷冻电镜在结构生物学上的应用是如何互补的?

X晶体和冷冻电镜技术在结构生物学上的应用是如何互补的?先用通俗的说法来讲解蛋白质结构需要几步:1. 确定拍摄对象——从细菌或者细胞里纯化得到想要的蛋白质2. 定住pose——将蛋白质固定住3. 拍摄图像——用X ray晶体或者冷冻电镜等技术摄取图像4. 冲洗照片——用算法处理拍摄得到的图像,得到蛋白质3D图像,就是常说的解得蛋白质的结构接下来,细致的讲解下在解结构中两种技术的区别以及互补之处。

I : X ray 晶体学技术解结构图片来自网络长晶体这一步是原来X ray晶体解结构技术的一个很难突破的瓶颈,需要尝试很多种条件,且耗时很久。长晶体需要蛋白质在溶液里规则排列形成晶体,这个特点决定了这个技术适合结构简单的小的蛋白质,不适合大的结构复杂的蛋白质。结构复杂的蛋白尤其是像近几年超级火爆的splicesome,是多个蛋白的复合体,这样使蛋白规则排列长成晶体就更难。

而且有些蛋白本身性质的问题,就是不容易长成晶体。而且点晶体有时候对手法操作技术要求较高,有些同学读博士几年可能都不能点好一个合适的晶体,甚至被称为“蛋白杀手”。II: 冷冻电镜技术解结构2018. Yigong Shi, Structures of the fully assembled Saccharomyces cerevisiae spliceosome before activation.(图片为示意图,并不完全对应)冷冻电镜技术强有力的打破了X ray晶体技术中的瓶颈。

不需要长晶体,制备样品时间短,而且可以解结构复杂的蛋白质复合体的结构。不足之处是不适合100-200KD以下大小的蛋白,小蛋白在冷冻电镜拍摄技术中衬度较低,很难拍摄到高质量的图像。其实,冷冻电镜目前如日中天。如今,冷冻电镜已经不再是结构生物学领域的一种互补技术,而是逐渐成为了一种主导技术,以深刻和前所未有的方式改变结构以深刻和前所未有的方式改变结构生物学领域,促进并引领着重大新发现。

在我国也有着非常广泛的应用,越来越多的结构生物学家开始从X ray晶体技术向冷冻电镜技术转型,很多新的复杂的蛋白质结构也如雨后春笋般涌出。图片来自网络在结构生物学方面的广泛应用,在很大程度上也侧面促使冷冻电镜技术获得诺贝尔化学奖。如今,在冷冻电镜技术的推进下,结构生物学已经进入了一个新的阶段,很多重要的蛋白结构难题都在逐渐被一一攻克。

面对新冠状病毒,全球的超级计算机能够模拟出来病毒变化不?

可以,事实上现在用不到超级计算机的算力就可以模拟出病毒的变化。2020年1月7日,国内已经测出了病毒基因的全序列,并且在1月10日向世界卫生组织分享了病毒的全序列基因图谱。新冠状病毒是RNA病毒,在弄清楚基因序列的情况下,还需要弄清楚,RNA空间机构排列顺序,以便于弄清楚RNA可以合成的蛋白质。冠状病毒有3万多个碱基,相比于艾滋病1万多个碱基,埃博拉病毒2万个碱基,冠状病毒的RNA长度更长。

并且学过生物学的都知道,RNA作为单链非常不稳定,极其容易变异。新冠状病毒与SARS病毒基因图谱片段对比因此在掌握了病毒基因序列后,还需要弄清楚病毒的三位空间结构,以及当前变异状态下的全系图谱。根据国家卫健委公布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行)》,冠状病毒为不分节段的单股正链 RNA 病毒,属于巢病毒目(Nidovirales)冠状病毒科(Coronaviridae)正冠状病毒亚科(0rthocoronavirinae),根据血清型和基因组特点冠状病毒亚科被分为 a、β、v 和 δ 四个属。

已知感染人的冠状病毒有 6 种,包括 a 属的 229B 和 NL63,β 属的 0C43 和 HKU1、中东呼吸综合征相关冠状病毒(MERSr-CoV)和严重急性呼吸综合征相关冠状病毒(SARSr-CoV)。此次从武汉市不明原因肺炎患者下呼吸道分离出的冠状病毒为一种属于 β 属的新型冠状病毒。百度在1月30日,发布公告免费开放线性时间算法 LinearFold以及世界上现有最快的 RNA 结构预测网站,以提升新型冠状病毒 RNA 空间结构预测速度。

文章TAG:冷冻电数据获取细胞分析

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