颜宁清华大学 冷冻电镜 清华大学=7篇Cell、Nature、Science

每天关注Cell、Nature、Science(合称CNS)等顶级期刊是小编的日常工作之一。近两年,小编发现,除了“魔剪”CRISPR,冷冻电镜也是这些期刊的“常客”。中国科学家在这一领域取得的成果是有目共睹的,而清华大学无疑是这一领域的“领军者”之一。“冷冻电镜 清华大学=CNS”这个公式虽有点夸张,但也不是毫无根据。

该校的施一公院士、颜宁教授是这一领域的知名科学家。最近,两位学者都有新成果发表在CNS上。7月22日,施一公教授研究组在Science杂志就剪接体的结构与机理研究发表两篇长文,题目分别为“Structure of a Yeast Activated Spliceosome at 3.

5 A Resolution”和“Structure of a Yeast Catalytic Step I Spliceosome at 3.

4 A Resolution”。研究报道了酿酒酵母剪接体激活和剪接反应催化过程中两个重要状态的剪接体复合物近原子分辨率的三维结构,阐明了剪接体的激活和催化机制,从而进一步揭示了前体信使RNA剪接反应的分子机理。

高宁& 杨茂君

除了上述成果外,清华大学近期还发表了另外两篇基于冷冻电镜的Nature论文。5月25日,该校高宁研究组与合作者在Nature杂志在线发表了题为“Diverse roles of assembly factors revealed by structures of late nuclear pre-60S particles”的研究论文。

文章报道了位于酵母细胞核内的一系列组成上和结构上不同的核糖体60S亚基前体复合物的冷冻电镜结构,确定了近20种装配因子在核糖体上的结合位置及其原子结构。

该校生命科学学院高宁研究员和美国卡内基梅隆大学John L. Woolford Jr教授是这一研究的共同通讯作者。

9月21日,清华大学研究小组在Nature杂志上发表了最新论文,首次报道了迄今为止分辨率最高的线粒体呼吸链超级复合物—呼吸体的冷冻电镜三维结构。清华大学杨茂君教授和高宁研究员是该研究的共同通讯作者。

据清华大学生命科学学院报道,呼吸体蛋白分布于线粒体内膜上,是执行呼吸作用的超大分子机器。哺乳动物呼吸体I1III2IV1是由81个蛋白亚基(70种不同蛋白分子)所构成的分子量高达1.7兆道尔顿的膜蛋白超级复合物。该研究中,科学家小组拿到了结构稳定、均一性好的呼吸体超级复合物,同时验证了一系列小分子化合物对呼吸体超级复合物的特异调节作用,为进一步的药物开发奠定了良好的基础。

借助冷冻电镜技术,并利用单颗粒三维重构的方法,研究小组最终获得了整体5.4埃的近原子分辨率结构,其中复合物I和复合物III的分辨率达到3.97埃(图a)。这一目前为止世界上所解析的最大也是最复杂的膜蛋白超级复合物结构为深入理解哺乳动物呼吸链复合物的组织形式、分子机理以及治疗细胞呼吸相关的疾病提供了重要的结构基础。

小编还注意到,在一年前的同一天(2015年9月21日),杨茂君教授、高宁研究员和该校医学院肖百龙研究员研究组合作在Nature杂志上发表了题为“Architecture of the Mammalian Mechanosensitive Piezo1 Channel”的研究论文,首次报道了哺乳动物机械力敏感离子通道Piezo蛋白的高分辨率冷冻电镜结构。

中国内地科学家近年冷冻电镜成果一览

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文章表示,冷冻电子显微镜(cryo-EM)在结构生物学的发展中越来越重要。目前,中国的生物学冷冻电镜(biological cryo-EM)已进入快速发展阶段。这一综述具体回顾了生物学冷冻电镜在中国的发展历史,汇总了目前的使用情况,讨论了这一技术对生物学研究的影响,并展望了它未来的前景。

该综述列举了近年来(2008-2016)中国内地科研人员发表的多项代表性成果,共计53篇(如下图),解析了冷冻电镜在染色质组织、免疫反应、离子通道、光合作用、核糖体生物起源、RNA代谢和病毒结构等研究中的应用。在结论部分,作者们表示,尽管冷冻电镜在其它国家也在快速、健康的发展,但是中国的增长速度远超过世界平均水平;并且,这一趋势预计会再持续5-10年。