结构生物学研究方法的重大突破——电子直接探测相机在冷冻电镜中的应用

近年来,科学家应用冷冻电镜技术(cryo-EM)解析出了低对称性生物大分子的高分辨率(3~5魡)三维结构,并用其密度图直接进行了分子建模。与传统的X-射线和NMR方法相比,冷冻电镜技术具有适用于分子量较大的生物分子、样品不需结晶且用量很少等优势。尤其是电子直接探测相机(electron direct detection device,DDD)在冷冻电镜技术中的应用,使高分辨率的结构研究变得更加简单、应用更为广泛,是一个重大突破。文章介绍DDD相机的原理和技术优势,及其在解决冷冻电镜技术困难中的一些应用,进而展望了DDD相机可能给冷冻电镜技术应用带来的突破性进展。     

招聘启事

<正>生化与细胞所丛尧研究组招聘博士后丛尧研究组主要应用冷冻电镜(cryo-EM)技术从事蛋白质质量控制及表观遗传中重要生物超大分子复合体的结构与功能研究(介绍见http://www.sibcb.ac.cn/Pl.asp?id=141)。现因工作需要,面向社会公开招聘博士后研究人员1名。所在的国家蛋白质科学中心·上海配备一流的冷冻电镜设施,包括配有直接     

单颗粒电子显微学的研究进展

单颗粒电子显微学是一种新型的结构生物学技术和方法,一方面,其解析生物大分子复合体结构的分辨率日益提高,可以达到近原子分辨率,提供大蛋白分子或复合体的精细结构;另一方面,还可以解析生物大分子在不同功能状态下的结构及变化,对于揭示生物大分子复合体结构的作用机理具有重要作用。本文就单颗粒电子显微学的研究进展作一综述。     

生物高分辨电子显微学进展

生物高分辨电子显微学是近年来发展起来的一种可与X射线晶体学相媲美的测定生物大分子高分辨结构的方法．它克服了一些限制X射线晶体学应用的困难,可以直接对非晶体状态的生物大分子或仅能形成二维晶体的蛋白进行结构测定．这一技术主要包括高分辨电子显微象的获得与电子显微象解析．文章就这一技术应用中的一些问题：自然结构的保持、辐射损伤、低衬度、低信噪比等进行了讨论．     

利用INTERNET进行蛋白质结构的检索、图象显示和模型构建

生物大分子的三维结构是了解生物分子功能的前提,对于分子生物学家、细胞生物学家和生物化学家建立生物过程的分子机制越来越重要。近年来生物大分子的三维结构信息增长极快。据纽约Brookhaven国家实验室Protein Data Bank(PDB)统计的数据,从1992至1995年该库收集的生物大分子结构的数目分别是1007,1727,2921和3821,平均年递增50％。面对如此大量而且不断增加的结构数据,如何快速准确     

结构生物学专题序言

<正>结构生物学是一门研究生物大分子的三维空间结构、动态过程和生物学功能的交叉性学科,结构生物学研究可以提供生物大分子在原子分辨率水平的原子坐标、相互作用的细节信息以及生物大分子在行使其功能时的动态变化,这些结构信息与功能研究相结合,不仅能促进人们对生物大分子的生物功能和分子机理的认识,阐述重要的生物学问题,同时也能为探索与生物大分子功能失调相关疾病的发病机     

第一届分子生物物理学术讨论会征文通知

由中国生物物理学会分子生物物理专业委员会主办的第一届分子生物物理学术讨论会,拟定于一九八八年十二月十二日至十五日在福建省厦门市召开。 本届学术讨论会以生物大分子的结构、运动、功能、改造为中心议题,其主要内容包括:(一)蛋白质、核酸等生物大分子的结构与功能研究;(二)生物大分子的动力学研究;(三)蛋白质工程及有关问题;(四)生     

遗传信息传递的晶体学解密

生物大分子(如蛋白质等)在生物体内行使功能必须要保证其立体结构的正确性。作为研究大分子高级结构的主要手段,结晶技术结合X-射线衍射技术、核磁共振技术以及电镜技术被普遍应用于高级结构的数据分析。随着这些技术的进一步完善,目前已经能完成蛋白质与配体的共结晶。遗传信息从最原始的DNA或RNA传递到以蛋白质的形式呈现功能的过程是由众多酶或蛋白质复合体催化的多步骤进程,解析其中重要元件的空间结构推动了对这些酶反应机理的深入研究。主要阐述结晶技术在遗传信息传递过程中关键酶或蛋白质复合体的研究中的应用。     

科技图书

<正>结构生物学:从原子到生命(瑞典)Anders Liljas等著苏晓东等译科学出版社2015年10月出版利尔加斯编著的《结构生物学(从原子到生命)》以生物学功能为主线,以生物大分子及其复合物的三维原子结构为中心,全面深刻地解析了重要生命活动过程的结构基础及由此阐发的分子机理,内容涵盖了从蛋白质、核酸、脂类到生物膜的基本结构信息及知识,     

肌动蛋白的原子力显微镜研究

原子力显微镜 (AFM )是一种能够在生理条件下对生物大分子、活细胞表面以及细胞膜下结构进行在体或离体研究的强有力的新型工具 ,具有原子级的成像分辨率和纳牛顿级的力测定功能。目前原子力显微镜已被广泛地应用于生物大分子、超分子体系的结构解析、动力学过程观察 ,分子力学研究及细胞功能鉴定。原子力显微镜能够通过尖锐探针扫描待测样品表面 ,收集被测样品表面地貌坐标数据从而对单分子或细胞进行成像或操作 ,并能通过移动探针、记录探针与样品之间的作用力 ,对生物大分子 (蛋白质、核酸和多糖等 )的结构力学特性进行分析以获取分子构象、功能及其相互关系的有用信息。肌动蛋白是一种细胞内普遍存在 ,具有广泛、复杂生理功能的重要蛋白质 ,原子力显微镜的各项功能已广泛地用于肌动蛋白结构、功能及动力学研究。通过综述原子力显微镜在肌动蛋白研究中的应用 ,阐明了原子力显微镜在现代生命科学研究中的重要意义及巨大应用前景。     

2002年诺贝尔化学奖"对生物大分子仪器分析方法的重大贡献"简介

20 0 2年诺贝尔化学奖授予了三位在生物大分子研究领域作出突出贡献的科学家 :美国科学家约翰·芬恩 ,日本科学家田中耕一以及瑞士科学家库尔特·维特里希 ,以表彰他们创造性地应用物理化学分析法对生物大分子进行结构分析测定的研究。其中芬恩和田中发明了“对生物大分子进行确认和结构分析方法”和“对生物大分子的质谱法” ,维特里希则是开创了“利用核磁共振测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。     

分子生物物理学

该书论述了生物大分子的结构、构象,构象变化、生物大分子间的相互作用以及功能调节,也介绍了研究生物大分子构象和功能的主要物理方法。全书51万字,十二章可分为     

点击化学反应在植物细胞标记中的应用

点击化学又称“链接化学”或“速配结合式组合化学”。其可通过碳-杂原子键(C-X-C)连接产生出诸多功能强大、高度可靠且具较强特异性的反应,是一种快速合成大量化合物的新方法。近几年,点击化学在药物开发、新材料合成、材料表面功能化修饰和生物大分子标记等方面取得了较大进展。2022年,点击化学的开拓者获得了诺贝尔化学奖。该文简要介绍点击化学的原理和反应类型,重点总结其在标记生物大分子上的研究进展,特别是在植物细胞壁聚糖标记方面的应用,以期为解析植物细胞壁结构、合成和动态转运机制提供新思路。     

生物大分子的类型

生物大分子是细胞的基本结构和功能单位,也是研究生命现象中的物质基础。生物体内的分子组成如何?哪些分子才算生物大分子?这些大分子有没有分子量的下限?     

与诺贝尔化学奖得主Joachim Frank对话：跨学科研究促进医学发展的时代已经到来

我们高兴地看到，科学前沿与工程学技巧的结合将加强人类生物学知识的创造和积累。2017年度诺贝尔化学奖授予了三位生物物理学家：Jacques Dubochet，Joachim Frank和Richard Henderson，以表彰他们的突破性贡献——发展冷冻电子显微镜技术（cryo-EM）用于测定溶液中生物分子的高分辨率结构。这项技术使得人们能够领略蛋白质的结构，并有望最终揭开生命活动机制的奥秘。 ......     

“电子显微学与结构生物学”系列讲座（一）

生物电子显微学是结构生物学的重要分支,主要包括电子晶体学（electron crystallography）、单颗粒技术（single particle technique）,电子断层成像技术（electron tomography）,以及冷冻电镜技术（cryo-EM）,适于从分子到细胞各个结构层次的三维结构研究,与X-射线晶体学和核磁共振谱学一道,是结构生物学的重要研究手段。本次研讨会旨在分析该领域国际发展趋势,促进国内合作研究,整合国内资源,加强人才培养。     

近两年细胞生物学的进展（1991—1992）

从80年代末期以来,生物大分子结构和功能的研究又取得很大的进展。一批重要的生物大分子(如受体、离子通道、间隙连结、光合作用中心Ⅰ和固氮酶铁钼蛋白等)的三维结构,陆续得到解决。这些成就使细胞的结构和功能活动在分子水平得到更为圆满的解释。另一方面,用各种分子遗传学和基因工程方法(重组DNA技术、PCR、同源重组和转基因动、植物等)对高等生物的细胞分化、发育和遗传的分析取得     

第十届国际生物大分子结晶大会在京召开

由国际生物结晶学会、国际晶体学会、中国科学院生物物理研究所、清华大学教育部蛋白质科学重点实验室、中国生物物理学会、中国晶体学会、生物大分子国家重点实验室、中国科学院中国科学技术大学结构生物学重点实验室、北京大学分子动态与稳态结构国家重点实验室联合主办的“第十届国际生物大分子结晶大会”(简称ICCBM10)于2004年6月6～8日在中国北京清华大学召开。     

综述: 冷冻电镜技术在表观遗传学研究中的应用

染色质装配、修饰和重塑复合体,以及它们和核小体、染色质等一起形成的超大分子复合体的精细结构解析,对于在原子水平揭示表观遗传信息建立、维持和调控的分子机制至关重要．近年来,迅速发展的冷冻电镜三维重构技术对于解析这些多亚基、大分子质量、柔性超大分子复合体的结构带来了很好的机遇．本文综述了冷冻电镜三维重构技术在表观遗传学相关的结构研究领域中的一些应用和进展．     

冷冻电镜技术在表观遗传学研究中的应用

染色质装配、修饰和重塑复合体,以及它们和核小体、染色质等一起形成的超大分子复合体的精细结构解析,对于在原子水平揭示表观遗传信息建立、维持和调控的分子机制至关重要.近年来,迅速发展的冷冻电镜三维重构技术对于解析这些多亚基、大分子质量、柔性超大分子复合体的结构带来了很好的机遇.本文综述了冷冻电镜三维重构技术在表观遗传学相关的结构研究领域中的一些应用和进展.