王宏伟课题组在《Structure》上发表文章首次提出并使用过焦成像技术获得高分辨蛋白质结构
        2017年9月,王宏伟教授研究组在《结构》(Structure)在线发表题为“利用球差矫正冷冻电镜和电压相位板技术在过焦状态下解析近原子分辨率蛋白结构”(Near-Atomic Resolution Structure Determination in Over-Focus with Volta Phase Plate by Cs-corrected Cryo-EM)的冷冻电镜方法学研究论文。该研究成果首次提出并使用过焦成像技术获得高分辨蛋白质结构,是冷冻电镜成像理论方面的新方法,同时此方法也为球差矫正技术和相位板技术在生物冷冻电镜领域的应用提供了新思路。
        王宏伟博士的研究团队结合近几年发展起来的电压相位板(Volta phase plate, VPP)以及由材料电镜领域引入生物冷冻电镜的球差矫正器(Cs-corrector)技术,从理论上展示了在特定条件下可以利用这两个设备使得收集的过焦数据和欠焦数据完全等价,从而不需要对过焦和欠焦数据进行区分。随后,研究人员利用电压相位板和球差矫正电镜收集了去铁蛋白(apo-ferritin)在欠焦和过焦状态下的电镜照片,并解析得到了去铁蛋白在欠焦状态下2.9埃、过焦状态下3.2埃和过焦/欠焦混合状态下3.0埃的三个高分辨结构。这些结果从实验上证明了过焦成像技术的可行性,也为电镜数据收集提供了有价值的新特性。
         清华大学生命科学学院教授、高精尖创新中心PI王宏伟博士和清华大学冷冻电镜平台主管雷建林博士为该论文的共同通讯作者。生命学院2014级CLS博士生范潇,结构生物学高精尖创新中心卓越学者赵玲云博士为该论文共同第一作者。清华大学生命学院博士生刘传参与了部分工作,北京大学化学院彭海琳课题组博士生张金灿提供了石墨烯电镜载网,中国科学院生物物理研究所阎锡蕴课题组范克龙博士提供了去铁蛋白样品。本研究获得了清华大学冷冻电镜平台的大力支持,所有的冷冻电镜数据均采集于国家蛋白质科学(北京)设施清华大学冷冻电镜平台,数据处理工作获得了国家蛋白质科学(北京)设施清华大学高性能计算平台的支持。本工作获得了国家自然科学基金委、科技部、北京市科委和北京市结构生物学高精尖创新中心等的大力支持。


原文链接: http://www.cell.com/structure/fulltext/S0969-2126(17)30261-7




         过焦成像技术示意图