在 1600 年代后期，荷蘭商人 Anthoni van Leeuwenhoek 開始使用第一臺顯微鏡研究非常小的世界，發(fā)現(xiàn)了一個由原生生物、細(xì)菌和其他以前看不見的生物組成的喧囂世界。隨后幾代的科學(xué)家開發(fā)出更復(fù)雜的探索微觀世界的方法，將生物領(lǐng)域的許多奧秘帶入了驚人的浮雕之中。
現(xiàn)在，作為多機(jī)構(gòu)研究合作的一部分，應(yīng)用結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)生物設(shè)計中心(CASD) 和 ASU分子科學(xué)學(xué)院(SMS) 的研究人員正在進(jìn)一步推進(jìn)顯微鏡領(lǐng)域，改進(jìn)一種稱為低溫的技術(shù)。電子顯微鏡或冷凍電鏡。
該技術(shù)涉及快速冷凍感興趣的生物樣本，然后使用電子束成像并記錄數(shù)千張二維圖像，并通過計算機(jī)組裝成樣本結(jié)構(gòu)的原子輪廓。眾所周知，這種密度圖然后可以轉(zhuǎn)換為詳細(xì)的 3D 圖像。
該方法對于發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)微之處特別有用，而傳統(tǒng)建模策略通常會忽略這些細(xì)微之處。這些信息對于了解健康和疾病至關(guān)重要。由于蛋白質(zhì)是大多數(shù)藥物的主要靶點，因此更全面地了解其結(jié)構(gòu)和功能對于設(shè)計更有效、副作用更少的治療方法至關(guān)重要。
新研究描述了一種通過稱為最大熵的復(fù)雜統(tǒng)計方法產(chǎn)生更精確結(jié)構(gòu)的方法。這種方法已在許多領(lǐng)域得到有效應(yīng)用，從蛋白質(zhì)研究和神經(jīng)科學(xué)到生態(tài)學(xué)和動物種群的行為，非常適合精制冷凍電鏡數(shù)據(jù)，生成最無偏見的生物樣本結(jié)構(gòu)模型。
像蛋白質(zhì)這樣的分子呈現(xiàn)復(fù)雜的 3 維形式，并且在其功能過程中也可以改變形狀。這項新研究的通訊作者 Abhishek Singharoy 說：“復(fù)雜的生物分子實際上存在于一個狀態(tài)集合中，你可以對這些不同構(gòu)象的分子進(jìn)行快照。”其中一些構(gòu)象可能會隨著時間的推移而持續(xù)存在，但其他構(gòu)象則非常短暫，以十億分之一秒的時間尺度來來去去。
所描述的新技術(shù)使研究人員能夠?qū)@些瞬態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，這些結(jié)構(gòu)在生物過程中起著至關(guān)重要的作用，但使用傳統(tǒng)的冷凍電鏡技術(shù)經(jīng)常會遺漏這些結(jié)構(gòu)。
來自伊利諾伊大學(xué)的研究人員加入了 ASU 團(tuán)隊;普渡大學(xué);法國格勒諾布爾數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)系;佛羅里達(dá)大學(xué);和石溪大學(xué)。
“這項工作突出了由具有互補(bǔ)專業(yè)知識的實驗室開發(fā)的集成和簡化工具如何與實驗數(shù)據(jù)結(jié)合使用，以促進(jìn)我們對結(jié)構(gòu)生物學(xué)的理解，”佛羅里達(dá)大學(xué)的 Alberto Perez 說。
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場無關(guān)。財經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構(gòu)成投資建議。投資者據(jù)此操作，風(fēng)險自擔(dān)。 如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！