谁能相信,100年前,甚至是50,今天我们能够研究细胞和生物系统的深度和细节吗?这场革命带来了新的认识疾病背后的病理机制,打开大门以前不可想象的诊断和治疗方法。
发现和发展继续今年3月,科学家必须超越表面的细胞结构和内。这就是结构生物学出现的原因。手持技术包括x射线晶体学、核磁共振(NMR)光谱和低温电子显微镜(低温电子显微镜),从细胞机制的结构离子通道和受体可以发现和利用。特别是低温电子显微镜将在将来的研究中发挥着越来越重要的作用,与最新进展的决议使科学家能够观察与这种技术在原子级别。
我们采访了史蒂夫•Reyntjens低温电子显微镜产品营销主管在热费希尔科学、低温电子显微镜的进步如何正在改变科学研究和他们的精密仪器中扮演的角色在这玩。
凯伦管家(KS):在低温电子显微镜原子分辨率是相对近期的现象,你如何看待变化研究景观吗?
史蒂夫Reyntjens (SR):近年来,巨大的进步已经意识到实现解决低温电子显微镜由于探测器技术的进步,自动化的非常稳定的显微镜平台上的数据采集和数据处理。这使得低温电子显微镜的一个可行的技术基于结构的药物发现和导致更广泛的采用在结构生物学。过渡是受“决议革命”,后一个开创性的科学纸从2014年,维尔纳Kuhlbrandt。
六年后,我们在第二次决议革命的曙光。今年早些时候,从热费希尔使用最新的技术,科学家已经能够打破原子分辨率障碍与低温电子显微镜。这个突破将使科学家和研究人员可以研究蛋白质在前所未有的细节工作,给他们解决蛋白质结构的能力远低于2埃,它揭示了前所未见的细节。在这个决议,即使是最小的改进打开一个全新的宇宙的信息,我们相信这个新决议革命燃料低温电子显微镜的方法选择制药和学术研究。
例如,科学家已经能够解决一种叫做GABA的蛋白质的结构一个受体前所未有的分辨率为1.7埃,而前面的最佳结构为2.5埃。GABA的一个受体蛋白质是一种人类膜蛋白是许多药物的目标,如麻醉剂和焦虑药物。这个新结构揭示了小分子-组胺取代水分子在drug-binding口袋,洞察力,可能会导致药物副作用较少。
KS:在TEM噪声造成的主要问题,特别是原子分辨率低温电子显微镜成像?
SR:这指出一些最基本的低温电子显微镜的挑战,尤其是单粒子分析(SPA),该技术用于确定蛋白质的三维结构。有温泉,我们与高能电子辐照脆弱的生物分子。这个电子轰击造成的损害本质上是改变样本,这整个暴露损伤积累,本质上限制电子的数量可以使用图像之前,分子太受损。
所以,自然迫使我们使用电子剂量很低,导致相应的弱信号检测器。因此,它是至关重要的减少噪音检测系统尽可能多的,因为这将直接影响最终结果的质量。当然,有针对性的分辨率越高,信噪比越大的挑战,从而实现原子分辨率低温电子显微镜,用户需要最大限度地优化电子显微镜和检测链中的每一个元素的每一个电子。
KS: Selectris X在成像成像过滤器解决问题?
SR:Selectris X成像过滤器中扮演重要角色分离有用的图像信号的噪声和执行它们的功能在一个更大的设置的创新技术组件组成一个强大的低温电子显微镜。
克里奥尔语G4 cryo-TEM提供一个稳定和健壮的低温电子显微镜平台,先进的电子光学和样本操纵能力。结合电子源和低能量的传播,这允许最好的容许电子剂量样品的交付。在检测方面,猎鹰4提供了一个非常有效的相机把电子信号转换成图像,可以实时或离线处理。专门为Selectris X,过滤器,这就是“嘈杂”电子被分开的电子携带有用的图像信号,所以,只有后者达到“猎鹰”4探测器。Selectris过滤器与众不同的是其极高的稳定性,它允许精确过滤在很多时间,自动数据收集。
这种滤波器的独特组合稳定性、高精密过滤和特殊光学性能结合克里奥尔语G4平台和猎鹰4相机,克服电子剂量限制,导致原子分辨率低温电子显微镜。
KS:从用户的角度看,多大的区别是应用这种技术可能会使他们的工作流程吗?
SR:当然,正如已经讨论的,可达到的分辨率的改善会使低温电子显微镜揭示更多基本生物学见解,这将影响药物发现应用程序和让我们更好地了解药物执行。然而,这些结果将继续强烈依赖于样本质量,和原子分辨率将继续对许多样本非常具有挑战性。
除了分辨率飞跃,Selectris技术也将显著影响生产力。有更好的过滤和相机,科学家将能够实现一个特定的分辨率和更少的数据。准确的获得强烈依赖于实验的细节和示例,但是在许多情况下,效率将大大提高。
最后,所有这些优势将更容易实现,由于惊人的稳定性和紧密集成的Selectris过滤器。
KS:你能告诉我们一些实际的例子,这种技术使研究的区别?
SR:虽然Selectris技术仍然是新的,我们看到从学术研究人员极大的兴趣,以及客户在生物制药,将这一技术引入低温电子显微镜工作流。这个时候,科学和全面影响研究结果尚未确定,但研究人员在一起MRC的分子生物学实验室在英国剑桥,我们已经能够确定GABA的结构一个受体,现在人类膜蛋白——结合多个不同的药物化合物。使用快速和揭示Selectris X结果比以往更多的细节。这可以通过优化这些药物的效能和减少副作用。
作为另一个非常有前途的例子,我们最近能够支持研究人员加州大学伯克利分校3解决SARS-CoV-2离子通道比之前更高的分辨率,使用克里奥尔语与Selectris x 3离子通道被认为是参与病毒释放和inflammasome激活。这也是一个潜在的制药靶点,暗示疗法针对3可能导致治疗一系列coronaviral非典和COVID-19等疾病。
史蒂夫Reyntjens博士凯伦管家说,科学技术网络作家。188金宝搏备用
