【摘要】 低温光场透射电子显微镜(cryo-EM)已成为结构生物学研究的有力工具

低温光场透射电子显微镜(cryo-EM)已成为结构生物学研究的有力工具[1]。在水合状态下对称生物组件的冷冻电镜数据的傅里叶合成导致三维原子模型，而单粒子分析的非晶冰嵌分子的低对称性或无对称性使得各种功能状态的结构可以确定到亚纳米分辨率。由于亲和纯化辅助质谱技术刺激了蛋白质复合物的发现，蛋白质复合物的结构蛋白质组学已成为一门重要的学科。大多数蛋白质复合物的脆弱性或稀缺性使它们难以进行晶体学分析，因此单颗粒冷冻电镜是结构解析的理想选择。

 

在对核糖体和RNA聚合酶II (pol II)等丰富复合物的x射线衍射研究中，低温电镜数据在提供相信息方面发挥了重要作用。今后，预计对单颗粒冷冻电镜的需求将不断增长。从低温电镜图像中可视化和分析分子量小于兆道尔顿的单个颗粒面临着各种原因的挑战，包括低蛋白质与溶剂的对比度，有限的电子暴露和适度的显微镜信号传递。

 

由于蛋白质对辐射敏感，蛋白质的低温电镜图像由于低电子暴露而非常嘈杂。单粒子冷冻电镜的一个重要目标是达到4a˚，这使得鉴定蛋白质的二级结构成为可能。根据蛋白质电子晶体学的经验，估计需要数百万个粒子才能从噪声中建立信号。在传统的EM (CEM)中，由于抑制低分辨率信号，对比度进一步降低。为了恢复对比度，需要大的散焦。离焦与物镜的球差相结合，产生对比度传递函数(CTF)，该带过滤各种分辨率的信息。确定CTF (和合并各种散焦显微照片的CTF校正数据是获得高分辨率结构的关键步骤。

 

[1] Chang, W.-H., et al., Zernike Phase Plate Cryoelectron Microscopy Facilitates Single Particle Analysis of Unstained Asymmetric Protein Complexes. Structure, 2010. 18(1): p. 17-27.

 

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