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冷凍電鏡研究成果涌現(xiàn) 未來應(yīng)用前景一片光明

2018年08月07日 09:29:03 來源：中國化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：11178

當(dāng)前，冷凍電鏡技術(shù)已經(jīng)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，使得相關(guān)研究成果取得了重大突破。與此同時(shí)，冷凍電鏡技術(shù)還顯示出斷層掃描和三維重建、光鏡和電鏡關(guān)聯(lián)等應(yīng)用潛力。施一公院士認(rèn)為，從發(fā)展前景來看，冷凍電鏡技術(shù)是與測(cè)序技術(shù)、質(zhì)譜技術(shù)相提并論的第三大技術(shù)?？梢灶A(yù)見，隨著冷凍電鏡研究平臺(tái)的建設(shè)進(jìn)展加快，冷凍電鏡在結(jié)構(gòu)生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科的應(yīng)用將越來越深入。

　　【中國化工儀器網(wǎng) 本網(wǎng)視點(diǎn)】 冷凍電鏡技術(shù)用于掃描電鏡的超低溫冷凍制樣及傳輸，可直接觀察液體、半液體以及對(duì)電子束敏感的樣品。通過這一技術(shù)，研究人員可將具有活性的生物大分子快速冷凍到液氦溫度，使樣品大限度保持原來形態(tài)，從而對(duì)生物變化的動(dòng)態(tài)過程做可視化研究。
 
　　引導(dǎo)生物領(lǐng)域變革 研究成果接連涌現(xiàn)
 
　　傳統(tǒng)電子顯微鏡難以觀測(cè)活性生物大分子，且容易對(duì)樣品造成電子束輻照損傷。冷凍電鏡技術(shù)的出現(xiàn)，為解析蛋白質(zhì)生物大分子結(jié)構(gòu)提供了手段，成為結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的利器。目前，全世界形成了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的熱潮，在冷凍電鏡技術(shù)的支持下，出現(xiàn)了許多開創(chuàng)性的研究成果。
 
　　美國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用冷凍電鏡技術(shù)，以迄今高的分辨率確定了端粒酶的結(jié)構(gòu)，人類向開發(fā)端粒酶相關(guān)療法邁出了重要一步。中國科學(xué)院生物物理研究所研究員王祥喜團(tuán)隊(duì)，在原子層面上重構(gòu)了一種結(jié)構(gòu)和功能極其復(fù)雜的皰疹病毒核衣殼，為后續(xù)研究病毒核衣殼在神經(jīng)細(xì)胞中的運(yùn)輸提供了“精細(xì)化”結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。中科大合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心與生命科學(xué)學(xué)院畢國強(qiáng)、劉北明和美國加州大學(xué)洛杉磯分校周正洪教授合作課題組，在上利用冷凍電鏡技術(shù)對(duì)完整神經(jīng)突觸進(jìn)行系統(tǒng)性定量分析，既推動(dòng)了對(duì)突觸超微結(jié)構(gòu)與功能的解密，又為復(fù)雜細(xì)胞體系中原位解析生物大分子復(fù)合物的組織結(jié)構(gòu)技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。
 
　　相關(guān)研究布局加快 應(yīng)用前景十分光明
 
　　正如諾貝爾獎(jiǎng)官方所言，冷凍電鏡技術(shù)“使得生物化學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代”。它的出現(xiàn)，不僅解決了生物分子結(jié)構(gòu)解析中的許多難題，還改變了許多生物領(lǐng)域的研究方式，在細(xì)胞生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)、發(fā)育學(xué)等大部分領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。
 
　　如今，冷凍電鏡技術(shù)引起了多個(gè)科研機(jī)構(gòu)、高校的重視，冷凍電鏡平臺(tái)建設(shè)工作正在火熱開展。2017年5月9日，浙江大學(xué)冷凍電鏡中心正式成立，成為目前上設(shè)備配置齊全、技術(shù)覆蓋面廣泛的冷凍電鏡中心之一，可解析從蛋白復(fù)合體到細(xì)胞組織的高分辨三維結(jié)構(gòu)。此外，南方科技大學(xué)冷凍電鏡實(shí)驗(yàn)室也將于今年年底正式掛牌成立，屆時(shí)將同時(shí)舉辦研討會(huì)，參會(huì)者幾乎涵蓋所有冷凍電鏡領(lǐng)域的科學(xué)家。南方科技大學(xué)冷凍電鏡實(shí)驗(yàn)室擬安裝300千伏冷凍電鏡6臺(tái)，200千伏冷凍電鏡2臺(tái)，120千伏電鏡2臺(tái)，共計(jì)10臺(tái)冷凍透射電鏡及其它71臺(tái)/套相關(guān)輔助儀器和樣品制備設(shè)備，建成后，將是我國配套全、先進(jìn)的冷凍電鏡實(shí)驗(yàn)室。
 
　　當(dāng)前，冷凍電鏡技術(shù)已經(jīng)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，使得相關(guān)研究成果取得了重大突破。與此同時(shí)，冷凍電鏡技術(shù)還顯示出斷層掃描和三維重建、光鏡和電鏡關(guān)聯(lián)等應(yīng)用潛力。施一公院士認(rèn)為，從發(fā)展前景來看，冷凍電鏡技術(shù)是與測(cè)序技術(shù)、質(zhì)譜技術(shù)相提并論的第三大技術(shù)?？梢灶A(yù)見，隨著冷凍電鏡研究平臺(tái)的建設(shè)進(jìn)展加快，冷凍電鏡在結(jié)構(gòu)生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科的應(yīng)用將越來越深入。
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