十堰低溫冷凍透射電鏡技術(shù)服務(wù)中心

冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細節(jié)：在透射電子顯微鏡下，高能電子束穿透每一個分子，如同X光穿過人的身體一樣，可以拍攝到分子的形貌和它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息。科學家們利用計算機將樣本里的每一個分子提取出來，把相似的分子予以歸類，然后疊加、平均獲得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為精細的圖像，由此得到分子不同方向的二維結(jié)構(gòu)，較后經(jīng)過計算機三維重構(gòu)算法，可以得到分子的三維模型。這一過程被稱為冷凍電鏡三維重構(gòu)解析。冷凍電鏡技術(shù)的發(fā)展，使得現(xiàn)在的人類可以對細胞內(nèi)的生命活動有更多了解。未來，科學家將借助冷凍電鏡技術(shù)繼續(xù)對復雜生命體的解讀。冷凍電鏡技術(shù)中的單顆粒分析法理論成像分辨率更高。十堰低溫冷凍透射電鏡技術(shù)服務(wù)中心

冷凍電鏡技術(shù)基本原理之電鏡三維重構(gòu)理論：D.DeRosier和A.Klug提出三維重構(gòu)理論是借助一系列沿不同方向投影的電子顯微像來重構(gòu)被測物體的立體構(gòu)型，利用計算機數(shù)字圖像處理技術(shù)進行電子顯微像三維重構(gòu)測定生物大分子結(jié)構(gòu)的概念和方法。透射電子顯微鏡成像過程中，電子束穿透樣品，將樣品的三維電勢密度分布函數(shù)沿著電子束的傳播方向投影至與傳播方向垂直的二維平面上。運用中心截面定理，從而可以通過三維物體不同角度的二維投影在計算機內(nèi)進行三維重構(gòu)來解析獲得物體的三維結(jié)構(gòu)。杭州冷凍電鏡技術(shù)用途冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡優(yōu)點：透鏡多，光學性能好。

單顆粒冷凍電鏡技術(shù)：生物大分子快速冷凍后，在低溫下利用透射電子顯微鏡對結(jié)構(gòu)均一、分散的全同樣品顆粒進行成像，再經(jīng)圖像處理及重構(gòu)計算獲得樣品的三維結(jié)構(gòu)。可研究生物大分子在溶液中的結(jié)構(gòu)及構(gòu)象變化、無需結(jié)晶、所需樣品量相對較少，適合于蛋白質(zhì)、病毒等生物大分子及其復合物的結(jié)構(gòu)生物學研究。樣品制備：可以根據(jù)樣品、電鏡載網(wǎng)和其他使用條件，摸索合適的單顆粒樣品制備條件，純化、收集濃度范圍從幾微升50nM至5uM濃度的蛋白溶液來制備單顆粒電鏡樣品。在-196℃時，組織中的生物大分子能夠長期保持穩(wěn)定性、細胞活性及組織微觀結(jié)構(gòu)，同時，在低溫下，生物樣品耐受電子輻照劑量增強，且其在電鏡鏡筒的高真空環(huán)境中脫水變形的問題也得以解決。Vitrobot和EMGP2均能夠提供快速、簡單、可重復的安自動化樣品玻璃化制備過程，其在恒定的物理和機械條件下（如溫度、相對濕度、吸濕條件和冷凍速度）對樣品進行冷凍固定確保生物樣品在低溫狀態(tài)下仍保持天然構(gòu)象。

冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用情況：近年來，冷凍電鏡技術(shù)在全球范圍被大眾所熟知，并且被越來越多的學術(shù)界和跨國制藥企業(yè)所采用。在藥物研發(fā)方面，多個跨國公司已經(jīng)將冷凍電鏡技術(shù)用于藥物發(fā)現(xiàn)。雖然冷凍電鏡技術(shù)屬于前沿技術(shù)，但目前已經(jīng)有利用冷凍電鏡基于結(jié)構(gòu)研發(fā)的藥物進入臨床試驗。冷凍電鏡技術(shù)在藥品開發(fā)過程中的應(yīng)用實例，進一步說明該技術(shù)在藥品（生物制品）的質(zhì)量方面有前瞻性的意義。在回顧技術(shù)應(yīng)用的同時，也看到了未來冷凍電鏡技術(shù)在新藥研發(fā)方面的幾個前瞻方向。我們相信冷凍電鏡在基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計、生物制劑高級結(jié)構(gòu)表征、冷鏈運輸過程中的質(zhì)量控制中將發(fā)揮越來越重要的作用。冷凍電鏡“分辨率改變”使其成為獲得優(yōu)于3?結(jié)構(gòu)的常規(guī)技術(shù)。

冷凍電子顯微鏡技術(shù)中單顆粒重構(gòu)技術(shù)：該技術(shù)也叫做單顆粒分析，主要適用于結(jié)構(gòu)具有全同性的生物大分子的結(jié)構(gòu)解析，蛋白質(zhì)的分子量通常要求在100KD以上，在顆粒數(shù)目足夠多的情況下，理論上其分辨率可以達到原子水平。該方法的圖像處理和三維重構(gòu)計算過程如下:從原始的電鏡照片中將顆粒圖像挑選出來，對其進行二維圖像對中、分類和平均，然后通過計算等價線的方法推算各分類圖的取向，利用傅里葉重構(gòu)法建立始三維結(jié)構(gòu)模型，通過對原始圖片或分類平均圖與結(jié)構(gòu)模型投影的匹配，優(yōu)化取向參數(shù)，進而得到更準確的三維結(jié)構(gòu)模型，如此反復對初始結(jié)構(gòu)模型進行修正，直到收斂獲得較終的結(jié)果。單顆粒重構(gòu)技術(shù)近年來發(fā)展迅速，應(yīng)用普遍，不斷有文章報道利用此技術(shù)所獲得的大分子復合物的三維結(jié)構(gòu)。冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟樣品制備注意：用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。杭州冷凍電鏡技術(shù)用途

冷凍電鏡技術(shù)，是在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術(shù)。十堰低溫冷凍透射電鏡技術(shù)服務(wù)中心

冷凍電鏡技術(shù)究竟是什么呢？一直以來，科學家們不斷進行基礎(chǔ)生命科學的探究，探究細胞內(nèi)的生命規(guī)律，為人類健康及其他學科提供借鑒。而分子是生命體中行使功能的較小單元，生命科學研究也逐步發(fā)展到了微觀生物分子的結(jié)構(gòu)與功能研究階段，以期逐步加深對生命過程的認知。充分的基礎(chǔ)研究不只能幫助我們深刻認識生命過程，并且能夠幫助改善人類健康和提高人類生活質(zhì)量?？茖W家們能夠通過生命科學研究幫助確定新的藥物靶點，并進行基于靶點的藥物篩選，提高藥物研究的成功率、安全性和有效性。并且隨著生物制品尤其抗體大分子藥物的發(fā)展，冷凍電鏡技術(shù)越來越多地應(yīng)用于活性生物分子結(jié)構(gòu)的解析中。十堰低溫冷凍透射電鏡技術(shù)服務(wù)中心