（9月25更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第四期

往期回顾

（9月11更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第三期

（8月20更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第二期

（7月24更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第一期

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电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第四期

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1. 三维电子成像技术揭示材料内部原子位置

Three-dimensional coordinates of individual atoms in materials revealed by electron tomography

来自UCLA的Miao Jianwei教授的团队利用最新开发的三维重构技术第一次成功的实现了对材料内部原子的空间位置，位错和应力的分析。以往，通过晶体学的研究只能得到关于材料内原子位置的平均信息。而关于位错和应力的分析也都是通过二维上的图像来实现。现在通过小组自主开发的Equally Sloped Tomography (EST) 软件，可以直接得到准确度达到19pm的原子位置信息。最新的成果发布在最新的Nature Materials 杂志上。

参考资料

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4426.html

http://www.microscopy-analysis.com/editorials/editorial-listings/physicists-claim-materials-first

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2. 有机分子在原子尺度上的HRTEM成像

High-Resolution TEM: Visualizing Organic Molecular Interaction at the Atomic Level

来自日本京都大学的团队最近利用高分辨电镜HRTEM成功地观察到了在单层碳纳米管上反应加成的小片石墨分子。实验结果同时用DFT计算进行了验证，新方法对于了解和改进碳纳米管表面有机官能团性质有重要意义。

参考资料

http://www.imaging-git.com/news/high-resolution-tem-visualizing-organic-molecular-interaction-atomic-level

http://www.nature.com/ncomms/2015/150715/ncomms8732/full/ncomms8732.html

http://www.icems.kyoto-u.ac.jp/e/pr/2015/07/16-nr.html

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3.冷冻电镜揭示蛋白质马达的动态运动模式

First images of motor proteins in action

利用冷冻电镜技术，来自英国和日本的联合团队最近发现了一种动力蛋白在细胞内的运动模式。研究的对象是一种叫做Dynein的分子马达，它的运动直接关系到细胞内能量的运输。以往的实验方法只能在较大尺度观察这种分子在细胞内的运动。运用冷冻电镜可以在分子尺寸观察单个蛋白的运动模式，整个动态过程也可以被记录下来。

参考资料

http://www.microscopy-analysis.com/editorials/editorial-listings/first-images-motor-proteins-action

http://www.nature.com/ncomms/2015/150914/ncomms9179/full/ncomms9179.html#affil-auth

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4. 使用三维冷冻电镜技术研究分子拉链

Cryo-Electron Tomography: Molecular Zippers Hold Golgi Membranes Together

来自德国MPI的科学家最近利用三维冷冻电镜技术发现了连接Golgi体膜的类似分子拉链的蛋白。这项研究使用冷冻FIB技术来制备生物样品并同时得到三维的细胞图像。细胞内部的蛋白质随后使用三维Cyro-TEM方法成像。

参考资料

http://www.imaging-git.com/news/cryo-electron-tomography-molecular-zippers-hold-golgi-membranes-together

http://www.pnas.org/content/112/36/11264.full

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评论：

1）高分辨三维重建在结构生物领域已经很广泛，但这次的突破在于利用新的算法和重建模型解构了晶体材料中的三维空间内的原子分布，改变了原来只有通过高分辨二维图像和晶体学方法得到的平均原子信息。

2）对碳纳米管改性的研究一直没有停止，成功用高分辨图像解析了在碳纳米管表面的小分子结构是制备和开发下一代新碳纳米材料的关键。

3）对于运动蛋白分子的研究已经是冷冻电镜的下一个重要应用。带铰链的单个蛋白马达的运动轨迹非常特别，这是首次直接观察的蛋白分子内部的运动模式。

4）结合新的Cryo-FIB方法和三维冷冻电镜下的蛋白结构分析，整个细胞内部完整信息都能清晰地展示出来。这是一个非常好的尝试。

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