生命学院王雄伟课题组发文报导现在使用冷冻电
来源:苏大强网 发表于2019-07-17 17:55:07 编辑:达芬奇
摘要: 6月4日电? 6月3日,生命学院教授王雄伟课题组及合作者在《天然通讯》在线宣布题为《分子量52千道尔顿的链霉亲和素蛋白的3.2埃分辩率冷冻电镜单颗粒三

  6月4日电? 6月3日,生命学院教授王雄伟课题组及合作者在《天然·通讯》在线宣布题为《分子量52千道尔顿的链霉亲和素蛋白的3.2埃分辩率冷冻电镜单颗粒三维重构》(Single particle cryo-EM reconstruction of 52 kDa streptavidin at 3.2 Angstrom resolution)的冷冻电镜办法学研讨论文。该研讨成果发明了运用冷冻电镜单颗粒办法解析至近原子分辩率生物大分子分子量最小记载。一起,该研讨中发现了现有单颗粒样品中气液界面临蛋白分子颗粒性质影响的要害依据,对传统理论进行了有力的弥补,也为未来办法学的开展起到活跃的推动效果。

  52 kDa链霉亲和素蛋白原始数据及三维重构示意图

  近年来,冷冻电镜(cryo-EM)单颗粒剖析技能(single particle analysis,SPA)成为结构生物学很多结构解析办法中异军突起的一支。现在的冷冻电镜单颗粒技能现已能较容易地将分子量大于300千道尔顿且生化性质安稳的蛋白质解析至近原子分辩率(约3 埃水平)。但由于小分子量蛋白质(一般为小于200千道尔顿)颗粒在冷冻样品中衬度缺少等原因,小分子量蛋白质的高分辩解析工刁难现在的技能手段而言仍然是很大的应战。针对冷冻电镜技能缺点,近年来一些新式电子光学硬件也开端投入运用,电压相位板(volta phase plate,VPP)是其间最具有代表性的新式硬件之一。电压相位板的运用可以大幅度地提高蛋白质颗粒在照片中的衬度,一起又可以保存有足够多的高分辩率结构信息用于后期三维重构。但现在还缺少对电压相位板的体系性研讨和运用经历,仍需要对该硬件的特性进行更具体地测验与开发,以期能广泛运用在小分子量蛋白解析作业中。

  王雄伟实验室研讨团队结合从前开发的球差校正器-电压相位板联用冷冻电镜成像体系(Fan et al., 2019)及单层大单晶石墨烯载网(Zhang et al., 2019)的冷冻样品制备技能对分子量巨细为52千道尔顿的链霉亲和素蛋白进行结构解析,别离得到了该蛋白结合与未结合小分子生物素两种状况近原子分辩率的结构。这也发明了运用单颗粒技能解析近原子分辩率蛋白结构的分子量最小值新纪录。研讨团队根据对数据的进一步发掘与剖析,估测该办法也或许适用于分子量小至39千道尔顿的蛋白质结构解析。最终,研讨团队还对链霉亲和素蛋白在气液界面和石墨烯外表的散布状况进行体系性研讨,证明吸附在亲水化石墨烯外表的蛋白分子免于气液界面形成的分子结构改变,保存有更完好的结构信息。该结果是对气液界面假定的有力支撑,一起也证明所树立的办法可以被更广泛地运用至小分子量蛋白质冷冻电镜研讨中。

  王雄伟和清华大学冷冻电镜渠道主管雷建林博士为该论文一起通讯作者。2019级生命学院博士生范潇、结构生物学高精尖立异中心王家博士为论文一起榜首作者。结构生物学高精尖立异中心张星博士、2019级博士生杨梓和赵玲云博士为课题的推动作出重要贡献。北京大学化学院彭海琳课题组博士生张金灿制备了大单晶石墨烯电镜载网。本研讨获得了清华大学冷冻电镜渠道的大力支撑,一切的冷冻电镜数据均收集于国家蛋白质科学(北京)设备清华大学冷冻电镜渠道,数据处理作业获得了国家蛋白质科学(北京)设备清华大学高性能核算渠道的支撑。本作业获得了国家天然科学基金委、科技部、北京市科委和北京市结构生物学高精尖立异中心等的支撑。

  论文链接:

  https://doi.org/10.1038/s41467-019-10368-w

  

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