Электрон крио-микроскопии: с помощью недорогой технологии получения изображения с высоким разрешением

Биохимики в университете имени Мартина Лютера Галле-Виттенберг (МЛУ) использовали стандартный электрон крио-микроскоп для достижения на удивление хорошие снимки, которые на равне с теми, кто однозначно более сложное оборудование. Они преуспели в определении структуры ферритин почти на атомном уровне. Их результаты были опубликованы в журнале PLOS одном.

Электрон крио-микроскопии становится все более важным в последние годы, особенно в освещении белковых структур. Разработчики новой технологии были удостоены Нобелевской премии по химии в 2017 году. Трюк: образцы глубокой заморозки, а затем засыпаны электронов. В случае традиционной электронной микроскопии, вся вода сначала извлекается из образца. Это необходимо потому, что расследование происходит в вакууме, что означает, что вода будет сразу же испаряться и сделать томографию невозможно. Однако, поскольку молекулы воды играют такую важную роль в биомолекулах, особенно в белки, они не могут быть обследованы с помощью традиционных методов электронной микроскопии. Белки являются наиболее важными строительными блоками клеток и выполняют различные задачи. Углубленные знания их структуры необходим для того, чтобы понять, как они работают.

Исследовательская группа, возглавляемая д-р Панайотис Kastritis, который является руководителем группы в центре инновационной компетентности наломаем и младший профессор в Институте биохимии и биотехнологии в мме, приобрело государство-оф-искусство электрон крио-микроскоп в 2019 году. «Нет другого микроскопа, как он в Галле», — говорит Kastritis. Новый «Термо Фишер Glacios 200 кв», финансируемой федеральным Министерством образования и научных исследований, не самый лучший и самый дорогой микроскоп в своем роде. Тем не менее, Kastritis и его коллеги преуспели в определении структуры железа белка apoferritin до 2,7 ångströms (Å), другими словами, почти вплоть до отдельного атома. Один Ангстрем равен одной десятой нанометра. Это ставит исследовательская группа в аналогичной лиги в отделах с гораздо более дорогостоящее оборудование. Apoferritin часто используется в качестве эталонного белка для определения уровней производительности соответствующих микроскопов. Совсем недавно, сломал две исследовательские группы новую запись с разрешением около 1,2 Å. «Такие значения могут быть достигнуты только с помощью очень мощных инструментов, которые только несколько исследовательских групп по всему миру имеют в своем распоряжении. Наш метод предназначен для микроскопов во многих лабораториях,» объясняет Kastritis.

Электрон крио-микроскопы являются очень сложными устройствами. «Даже небольшие перекосы могут оказать изображений бесполезно», — говорит Kastritis. Важно, чтобы программа их правильно и Галле имеет технические знания для этого. Но анализ, который проводится после того, как данные были собраны так же важно. «Микроскоп производит несколько тысяч снимков», — объясняет Kastritis. Программы обработки изображений используются для создания 3D структуры молекулы. В сотрудничестве с профессором Милтон т. Стаббс из Института биохимии и биотехнологии в мме, исследователи разработали новый метод, чтобы создать модель с высоким разрешением белка. Исследовательская группа Стаббс использует рентгеновской кристаллографии, другой метод для определения структуры белков, которая требует белков, чтобы быть закристаллизованным. Они были способны объединить модифицированном виде метод анализа изображения с изображений, снятых с электрон крио-микроскопии. Это сделало зарядовых состояний и отдельных молекул воды видны.

«Это привлекательный способ», — говорит Kastritis. Не очень дорогие микроскопы, много вычислительной мощности, что БЗ имеет. Теперь, в дополнение к использованию рентгеноструктурного анализа, электронной крио-микроскопии может быть использован для получения изображений белков, особенно те, которые трудно выявить. Это обеспечивает совместную работу как внутри, так и вне университета, на структурный анализ образцов с медицинским и биотехнологическим потенциалом.

сделать разницу: спонсорские возможности