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冷冻电子显微镜技术带来结构生物学领域新革命

前不久,2017年诺贝尔化学奖颁给了德裔生物物理学家阿希姆·弗兰克和英国分子生物学家和生物物理学家理查德·亨德森,以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术。浙江大学对冷冻电镜技术同样十分重视,由学校自筹资金6000万建立冷冻电镜中心,这在国内首开先例。

浙江大学冷冻电镜中心 赵经纬

在12月3日的浙江省第八届分析测试学术报告会上,来自浙江大学冷冻电镜中心的赵经纬教授做了题为《冷冻电镜技术及其在生物结构研究中的应用》的精彩报告,让我们更深入的了解到了冷冻电镜技术的特点与应用。

显微镜从光学显微镜、电子显微镜到兴起不久的冷冻电子显微镜,显微镜的发展让人类看得更细,增加了人类在很多尺度上认识微观世界的可视范围。近几年,冷冻电镜在生物物理,特别是结构生物学领域掀起了一轮新的革命。尤其在近三四年来,依靠冷冻电镜技术,很多具有非常重要生物学功能的生物大分子复合物的三维结构得到解析。

正因为如此,不需要晶体、样品可以保存在天然环境中、可以研究亚稳态结构、样品需要量少、样品纯度要求不高的冷冻电子显微镜成为了显微镜领域的香饽饽。冷冻电镜技术使得解析生物大分子复合物的三维结构变得越来越容易、越来越常规,同时,也将会更多的普及到生物研究的方方面面。另外,赵经纬还介绍了冷冻样品的制备方法,将生物分子通过快速冷冻的方法,冷冻到玻璃态中。

随后,赵经纬介绍了冷冻电镜在生物学中的应用。赵经纬说,冷冻电子显微镜技术主要应用在单个蛋白质分子结构分析方面,比如病毒酸碱度感应器和基因复制调控机理。在该领域,世界上不少结构生物学家都倾向于采用这一技术。在生物医学中利用冷冻电镜进行电子断层三维重构,在研究病毒的感染、复制的过程表现出了不俗的成效。

本次报告赵经纬教授主要介绍了原理、应用以及对于未来冷冻电镜漫长发展过程的展望。赵经纬说,在新时代的浪潮中,冷冻电镜技术如何发展,如何创新将成为该领域下一阶段的研究方向。但是,这将是一个漫长的过程,需要诸位同仁携手同行,砥砺奋进。

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