基于圆柱展开的螺旋参数精确测定方法HELIS及其在冷冻电镜断层成像中的应用

来自国内的研究人员开发了名为HELIS（helix is simple）的创新方法，通过圆柱展开技术将螺旋结构视为卷曲的二维晶体，解决了冷冻电子断层扫描（cryo-ET）中因结构异质性导致的螺旋参数测定难题。该方法整合了螺旋追踪、解弯曲、极性判定和亚断层图平均等技术，实现了原位螺旋重构，为单颗粒分析提供了关键结构信息。

　　

螺旋结构作为丝状和管状大分子组装体的基本形态，在细胞支架构建和信号传导中发挥关键作用。传统基于层线分析的方法常因结构柔性（flexibility）和异质性（heterogeneity）而受限。最新开发的HELIS技术独辟蹊径，将螺旋结构视为"卷起来的二维晶体"，通过圆柱面展开（cylindrical unrolling）将复杂的三维参数测定转化为二维倒易空间晶格测量。这种创新方法不仅规避了传统方案的多解性问题，还能灵敏检测螺旋结构的细微变异。

技术流程包含三大核心模块：首先通过螺旋轨迹追踪（helical tracking）和曲率校正（unbending）处理柔性结构，随后利用二维晶体学（2D crystallographic）分析确定螺旋对称性参数，最终结合亚断层图平均（sub-tomogram averaging）实现原位（in situ）高精度重构。该方法特别适用于冷冻电镜断层扫描（cryo-ET）获取的复杂生物样本，为肌动蛋白丝、微管等螺旋组装体的结构解析提供了全新工具包。

亮点在于将固体物理中的晶体学原理创造性应用于结构生物学：通过数学展开操作，使螺旋结构的上升角（rise）和旋转角（twist）等参数转化为可直观测量的二维晶格常量。这种跨学科策略不仅提升了测量精度，还能同步完成极性（polarity）判定和结构均一性评估，为后续的单颗粒分析（single-particle analysis）奠定基础。