施一公发表最新综述:中国冷冻电镜成果

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2016年9月21日 来源:生物通

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  来自清华大学生科院的施一公教授发表综述:“Biological cryo-electron microscopy in China”,回顾了冷冻电镜在中国的发展历史,描述了目前的发展状态,并展望了这种技术将会为生物学研究的各个领域带来什么样的影响。

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生物通报道:冷冻电子显微技术(cryo-electron microscopy, cryo-EM)在结构生物学领域发挥了越来越重要的作用。早在七八年前,清华大学就开始重视冷冻电镜技术,投入了大量资金用于冷冻电镜设施的建设。这个决定使清华在冷冻电镜领域,无论是从科研设备还是人才成果等方面都跻身世界领先水平。

近期来自清华大学生科院的施一公教授发表综述:“Biological cryo-electron microscopy in China”,回顾了冷冻电镜在中国的发展历史,描述了目前的发展状态,并展望了这种技术将会为生物学研究的各个领域带来什么样的影响。

近年来冷冻电镜成果

自上个世纪90年代开始,国内的一些实验室开始尝试利用电子显微技术探索生物大分子结构,如来自清华大学的隋森芳教授,中科院生物物理所的徐谓研究员,中山大学的张景强教授,还有湘潭大学的杨奇斌教授等。虽然经费不多,高高端仪器更是缺乏,但他们成功构建了自己的显微技术硬件和软件,发表了一些国内期刊论文,并培养了一批研究生,这些学生中有一些此后在cryo-EM研究中发挥了重要的作用,如程亦凡。

隋森芳教授1988年自德国慕尼黑工业大学获得生物物理学博士学位之后回到了清华大学,开始进行他独立的开创性的冷冻电镜研究,当时这个领域在国内还处于原始阶段,隋教授是第一批具有独立实验室的科学家之一。在之后的研究工作中,他带领着研究组解决了不少生物学难题,如“寡聚结构转变与DegP/HtrA的蛋白酶和分子伴侣活性的调节机制”,以及“突触囊泡结合蛋白SytⅠ在钙和膜脂作用下的寡聚结构转变”等。

染色质结构

大小为30nm的染色质纤维结构的组织构架与动态机制都在基因转录调控中扮演了重要的角色,中科院生物物理研究所的朱平研究员曾于1999年在佛罗里达州大学从事冷冻电镜的博士后研究工作,他一直致力于艾滋病病毒AIDS包膜糖蛋白ENV的研究,曾作为第一作者在Nature上发文,利用冷冻电镜详细描述了AIDS病毒表面上的蛋白刺,这些蛋白刺可让该病毒非常有效地与人体免疫细胞结合和融合。每个病毒体在每个粒子上平均有14个刺,其中的一些刺是聚集在一起的,这个特点与病毒组装、感染及中和机制都有关系。

去年,其研究组在Science上发文,首次解析了30nm的高分辨率三维结构并提出了一种全新的染色质纤维结构模型。

在研究者“看”到的染色质结构中,DNA上每两个相邻的核小体通过中间连接的DNA“相对而望”,顺着左手螺旋的方向让DNA丝沿“Z”型路线往上堆叠,形成直径30nm的染色质丝——相邻核小体间并没有H1组蛋白的相互作用,但H1组蛋白在整个结构的堆叠模式上起了很大的作用。这个结构有力地印证了之前许多相关的实验现象,与核小体的晶体结构也有很高的一致性。不仅如此,这份3D“照片”推翻了之前科学界推测的模型:在这之前,科学家们普遍假设这段结构是6个核小体围成的“玫瑰花结”往复堆叠;而这项研究证实,真实结构是每四个核小体为单位的左手螺旋。中国学者独家发表Science文章解析染色质

原文摘要:

Biological cryo-electron microscopy in China

Cryo-electron microscopy (cryo-EM) plays an increasingly more important role in structural biology. With the construction of an arm of the Chinese National Protein Science Facility at Tsinghua University, biological cryo-EM has entered a phase of rapid development in China. This article briefly reviews the history of biological cryo-EM in China, describes its current status, comments on its impact on the various biological research fields, and presents future outlook.
 

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