程亦凡博士Nature新文章,解读值得关注的新技术

【字体: 时间:2015年09月11日 来源:生物通

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  日前,科学家们使用尖端技术MicroED(micro-electron diffraction)解析了α-突触核蛋白的毒性核心,获得了分辨率超高的晶体结构。程亦凡博士在九月九日的Nature杂志上发表文章,探讨了这一重大进展在结构生物学中的意义。

  

生物通报道:α-突触核蛋白(α-synuclein)是路易小体(Lewy body)的主要成分,与帕金森病和其他神经退行性病变密切相关。日前,科学家们使用尖端技术MicroEDmicro-electron diffraction)解析了α-突触核蛋白的毒性核心,获得了分辨率超高的晶体结构。程亦凡博士在九月九日的Nature杂志上发表文章,探讨了这一重大进展在结构生物学中的意义。

程亦凡博士是加州大学旧金山分校的副教授,他原本是物理学博士,后来改用物理学方法研究生物问题。 近来程博士在冷冻电镜方面陆续发表了多项重要成果,受到了广泛的关注。2015年,程亦凡博士成为了霍华德·休斯医学研究所的研究员。

α-突触核蛋白的毒性核心由11个残基组成,被称为NACoreNACore可以形成有序的三维晶体,但这种晶体实在太小,光学显微镜观察不到,也难以进行X射线衍射。于是研究人员采用了以冷冻电镜(cryo-EM)为基础的新技术,MicroED

用冷冻电镜进行结构分析时,需要在液氮温度下瞬间冷冻蛋白质悬液,让蛋白质分子周围的水分保持类似液体的状态,然后再通过成像解析蛋白分子的三维结构。随着硬件设备和软件算法等方面的突破,不依赖结晶的冷冻电镜技术越来越受到结构生物家的重视。(延伸阅读:程亦凡博士连发两篇Cell介绍突破性技术

MicroED主要通过电子衍射来确定微小晶体的3D结构。这种技术最初发表在2013年底的eLife杂志上,并被《Nature Methods》杂志评为2015年最值得关注的技术之一。令人惊叹的是,MicroED在这项研究中的分辨率高达1.4 Å

程亦凡博士指出,这是人们首次用MicroED确定未知的分子结构,而1.4 Å是迄今为止冷冻电镜达到的最高分辨率。这项研究展示了MicroED在结构生物学领域的巨大应用潜力。不过MicroED也有自己的局限,比如晶体结构解析中的相位问题(phase problem)。此外,MicroED很可能对晶体大小也有限制,强散射会令大晶体难以被电子束穿过。尽管如此,MicroED为结构生物学家提供了一个前景广阔的新工具,可以弥补现有技术的不足。

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:

Parkinson's disease: Crystals of a toxic core

Structure of the toxic core of α-synuclein from invisible crystals 

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