电子全息显微镜下的蛋白质单人照

作者: 芸香

来源: 果壳网

发布日期: 2018-09-28

苏黎世大学的研究者通过电子全息显微镜和石墨烯技术,成功拍摄了单个蛋白质的结构图像,这一技术避免了传统成像方法对蛋白质结构的破坏,为研究蛋白质结构及其在医疗中的应用开辟了新途径。

课本上能看到很多描绘蛋白质空间结构的插图,但这些插图都是示意图。那蛋白质究竟长什么样呢?平时我们看到的一般是类似这样的蛋白质结构示意图。在此之前,人们还没有通过什么方法直接拍摄过单个蛋白质的结构。不过现在,真正的蛋白质“单人照”已经问世了,它就是下面这个样子:糊是糊了点。这是苏黎世大学一组研究者的最新成果,他们把蛋白质分子固定在一层石墨烯上,然后通过电子全息显微镜得到了这样的图像。

以往的显微成像技术很难直接研究单个蛋白质,因为在成像过程中蛋白质的结构会遭到破坏。研究蛋白质等生物大分子的空间结构,一般要依靠X射线衍射。但这种技术也有一些缺点,例如它必须要先让蛋白质形成结晶,而且也不能直观地看到分子结构。而这一次,研究者们选择了低能量的电子束来给蛋白质“拍照”,这样就避免了蛋白质结构的破坏。

不过,电子的能量低了,也意味着它们的穿透力变弱,这时候,就需要选择更薄、更容易透过电子的载体来固定蛋白质分子了。就像在光学显微镜下使用透明的玻璃片那样,研究者们选择了对电子足够“透明”的石墨烯单层来承载蛋白质分子。在特高真空的环境下,蛋白质分子被固定到非常洁净的石墨烯表面进行拍摄,通过电子产生的干涉条纹,我们就得到了蛋白质结构的直观图像。

研究者们对几种不同的常见蛋白质进行了测试,结果发现,通过新技术得到的“蛋白质照片”和此前人们通过传统方法确定的蛋白质空间结构表现一致,由此可见,这种成像技术的结果是准确的。研究团队计划用这种新技术对以往难以确定结构的蛋白质进行研究。他们希望,这种新技术将可以应用于医疗,尤其是用在那些与蛋白质空间结构出错有关的疾病上。

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