Новый игрок в определении структур белков

Техника криоэлектронной микроскопии отдельных частиц (cryo-EM) становится реальным конкурентом в определении атомных структур белков благодаря новому поколению детекторов.

Суть метода: макромолекула иммобилизуется в тонкой плёнке витрифицированного буфера и помещается в вакуум электронного микроскопа.

Ключевое улучшение: переход от непрямой регистрации изображения (через сцинтиллятор и ПЗС-матрицу) к прямым детекторам. В них электроны попадают непосредственно на кремниевые пиксели, а микроэлектроника формирует изображение.

Пример технологии: детектор, созданный в Национальном центре электронной микроскопии Berkeley Lab под руководством Питера Денеса и коммерциализированный компанией Gatan, Inc. Он имеет 16 миллионов пикселей и скорость съёмки 400 кадров в секунду.

Результаты:

• Резкое увеличение разрешения и снижение необходимого количества данных. Например, для получения изображения рибосомы дрожжей с разрешением 4.5 Å потребовалось только 35 000 частиц вместо миллионов ранее.
• Возможность записи «стробоскопического фильма» для компенсации движения образца под облучением.
• Техника позволила определить структуру более мелких белковых комплексов, например, 20S протеасомы, и высокодетальные структуры микротрубочек.

Преимущества cryo-EM:

• Не требует кристаллизации белка.
• Позволяет определять структуру в биохимически нативной среде.

Как отмечает Роберт Глезер из Berkeley Lab в статье для Nature Methods, это «огромное и внезапное улучшение», которое выводит cryo-EM в число ведущих методов структурной биологии.