冷冻电镜清晰程度再创纪录 科学家以前所未有的清晰程度探测蛋白质的工作原理

据英国《自然》杂志网站近日报道，英国和德国科学家借助冷冻电镜获得了迄今最清晰的蛋白质图像，并首次识别出了其中的单个原子，进一步夯实了该技术在绘制蛋白质3D形状图谱中的主导工具地位。这项“改变游戏规则”的技术有望使科学家以前所未有的清晰程度探测蛋白质的工作原理，从而催生副作用更少且更好的药物。

最新技术得到的原子级图片的分辨率为1.2埃(1埃米=10-10米)，可清楚显示蛋白质中单个原子的位置，这对于理解酶如何工作，发现能抑制其活性的药物特别有用。加拿大多伦多大学结构生物学家约翰·鲁宾斯坦说：“‘原子分辨率’是一个真正的里程碑。”

为进一步提高冷冻电镜的分辨率，马克斯·普朗克生物物理化学研究所的霍尔格·斯塔克团队和英国剑桥大学的绍思·施黑洛斯团队分别研究了一种名为去铁蛋白的蛋白质，此前该蛋白结构的分辨率纪录为1.54埃。X-射线晶体衍射曾是研究蛋白质的主要手段，但其样品制备过程较长，且并不适用所有蛋白分子。冷冻电镜(cryo-EM)是“后起之秀”，也被称为低温电子显微镜。它通过向瞬间冰冻的样品发射电子，可以高分辨率给蛋白质结构成像。冷冻电镜已有数十年历史，随着技术进步，其分辨率不断提高。

在最新研究中，斯塔克小组得到了分辨率为1.25埃的图像，英国团队获得的分辨率为1.2埃的结构也非常完整。他们表示，可以分辨出蛋白质和周围水分子中的单个氢原子。斯塔克认为，再对该技术进行改进，可使分辨率达到1埃。

这两个团队还在一种名为GABAA受体的蛋白上测试了他们的最新技术。GABAA受体是全身麻醉、焦虑药物等的靶标。

施黑洛斯说，这些突破有望巩固冷冻电镜作为大多数结构研究首选工具的地位。而斯塔克认为，X-射线晶体衍射仍有其独特魅力，“每种技术都有自己的优劣”。

关键词： 冷冻电镜