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首次利用冷冻电镜技术解析生物大分子原子结构模型

zhang8826857

2011/11/15

冷冻电镜（Cryo-EM）

1月11日，美国国家科学院院刊(PNAS)在线发表了中科院生物物理研究所朱平研究组及其合作伙伴利用冷冻电镜技术解析的一个质型多角体病毒原子分辨率结构模型的研究论文。这是我国首次利用冷冻电镜技术解析的生物大分子原子结构模型，也是目前已报道的国内最高分辨率的冷冻电镜三维重构结果。同时，这是世界上首次利用冷冻电镜的CCD图像（电荷耦合器件图像传感器）获得的生物大分子复合体的全原子模型。

据生物物理所有关专家介绍，本工作完全基于生物物理所生物成像技术实验室去年4月建成并试运行的TitanKrios电镜及其附属设备完成，用单颗粒图像处理技术获得了呼肠孤病毒科的质型多角体病毒近原子分辨率的三维结构（3.9埃），并独立构建了全原子模型。呼肠孤病毒科病毒是一类重要的双链核糖核酸（RNA）病毒，其感染宿主包括植物、无脊椎动物、脊椎动物和人类，其中的质型多角体病毒是其两个亚科之一。该研究解析了呼肠孤病毒科质型多角体病毒的近原子分辨率三维结构并构建了完整原子模型，确认了该病毒新生信使RNA的流出通道，对研究双链RNA病毒的RNA加帽机制，新生信使RNA的释放过程，以及呼肠孤病毒的蛋白衣壳的稳定性和进化具有重要意义。

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zhang8826857

第1楼2011/11/15

此前普遍认为目前使用的CCD图像成像精度还不足以看到氨基酸侧链的原子或近原子分辨率三维重构结果，因此已发表的利用冷冻电镜解析的高分辨率带氨基酸侧链的全原子结构模型，都是利用照相底片作为电镜成像记录介质完成的。底片冲洗和数字化扫描不仅耗费大量时间和人力物力，而且不能实现全自动、高通量的数据收集。中国专家的创新表明利用CCD图像进行原子分辨率的三维重构是完全可行的。

本工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点基础研究973计划以及中科院百人计划等项目资助。

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