电子显微学在结构生物学研究中的新进展.pdfVIP

第 22 卷 第 5 期 电 　子 　显 　微 　学 　报 Vol22 ,No5 2003 年 10 月 Journal of Chinese Electron Microscopy Society 200310 ( ) 文章编号 2003 电子显微学在结构生物学研究中的新进展 1 2 2 王大能 , 陈　勇 , 隋森芳 ( 1 Skirball Institute of Biomolecular Medicine , New York University School of Medicine , New York , NY 10016 , USA ; 2 清华大学生物科学与技术系 ,北京 100084) 摘 　要 : 电子显微学是结构生物学的重要分支, 已经成为一种公认的研究生物大分子、超分子复合体及亚细胞结 构的有力手段。本文先回顾了近期电子显微学在技术上的新进展 ,后概述了生物电子显微学的三个组成部分 ——— 电子晶体学,单颗粒技术 , 电子断层成像术的基本原理,技术方法与研究现状。最后 ,对电子显微学与其他结构生 物学研究手段的结合以及电子显微学的未来发展做了简单的展望。 关键词 : 结构生物学 ; 电子显微学; 电子晶体学;单颗粒技术 ; 电子断层成像术 中图分类号: Q617 ;Q336 　　文献标识码 : A 　　随着人类基因组计划的初步完成和一系列模式 主要有以下一些优势 :1. 可以直接获得分子的形貌 生物全基因组计划的完成 ,生物学进入了后基因组 信息 ,即使在较低分辨率下 , 电子显微学也可给出有 时代。虽然大量的基因序列被阐明 ,但是生物大分 意义的结构信息 ;2. 适于解析那些不适合应用 X 射 子如何从这些基因转录、翻译、加工、折叠、组装 ,形 线晶体学和核磁共振技术进行分析的样品 ,如难以 成有功能的结构单元 , 尚需进一步研究。而揭示生 结晶的膜蛋白 ,大分子复合体等 ;3. 适于捕捉动态 物大分子在细胞和细胞器中的排列与相互作用 ,则 结构变化信息 ;4. 易同其他技术相结合得到分子复 是人们理解细胞活动的必经之路。以 X 射线晶体 合体的高分辨率的结构信息 ;5. 电镜图像中包含相 ( ) 位信息 ,所以在相位确定上要比 X 射线晶体学直接 学、核磁共振技术 NMR 、电子显微学、计算生物学 为基本研究手段的结构生物学显然将在其中扮演越 和方便。 来越重要的角色。 本文首先介绍近年来生物电子显微学在研究技 电子显微学是通过电子显微镜技术并结合图像 术方法上的发展 ;其后将对三种主要方法 : 电子晶体 处理技术发展起来的 ,在直接提供生物大分子的形 学、单颗粒技术及电子断层成像术的主要原理、技术 貌信息上具有很大的优越性。电子显微学在本质上 方法、研究现状分别做简单介绍 ,并列举相应的实例 有提供原子分辨率的能力 ,但由于生物样品易受辐 说明 ;最后介绍电子显微学和其他结构生物学研究 照损伤、图像衬度低、信噪比低的特点 ,使其对生物 手段的结合 , 以及展望。希望更深入了解电子显微 大分子的高分辨率结构解析非常困难。1968 年 ,