基于nextPYP的原位冷冻电子断层扫描技术解析蛋白质构象动态的高分辨率结构

来自国际团队的研究人员针对冷冻电子断层扫描(SP-CET)数据处理复杂、周期长的问题，开发了nextPYP网络平台，实现了从原始倾斜序列到近原子分辨率三维结构的全流程自动化处理。该技术成功解析了HIV-1 Gag蛋白、大肠杆菌70S核糖体8种翻译状态及人源80S核糖体结构，将传统数月的分析周期缩短至18小时，为原位蛋白质结构解析与构象异质性研究提供了革命性工具。

　　

冷冻电子断层扫描技术(single-particle cryoelectron tomography, SP-CET)作为突破性成像手段，能在近生理环境下解析蛋白质高分辨率结构。新一代网络平台nextPYP通过创新性流程设计，将传统繁琐的数据处理过程整合为高效自动化流程：从原始倾斜序列(movie-frame alignment)开始，历经倾斜序列对齐(tilt-series alignment)、对比传递函数估算(contrast transfer function estimation)、断层图像重建(tomogram reconstruction)、颗粒挑选(particle picking)，最终实现高精度三维重构(high-resolution refinement)与构象分类(three-dimensional classification)。

该技术的突出优势在于其卓越的计算存储效率与用户友好性，成功将结构解析周期从数月压缩至18小时。研究团队运用该平台取得三项标志性成果：人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)Gag蛋白近原子分辨率结构、大肠杆菌(Escherichia coli)70S核糖体八种翻译状态解析，以及聚焦离子束研磨的HeLa细胞中人源80S核糖体结构。这些突破不仅验证了平台在构象动态研究(conformational variability analysis)中的强大能力，更为原位结构生物学研究建立了新范式。

nextPYP平台实现了从数据采集到三维可视化的全流程整合，无需依赖外部软件，既适合SP-CET领域的新手快速入门，又能满足资深研究者对高效流程的需求。这项技术将显著推动细胞原位环境下的蛋白质机器工作机制研究，为理解生命过程的分子基础提供全新工具。