Et nyt værktøj til kryo-elektronmikroskopi

Forskere ved Forschungszentrum Jülich og Heinrich Heine University Düsseldorf ledet af prof. Dr. Carsten Sachse bruger kryo-elektronmikroskopi, eller cryo-EM for kort, til at gøre biomolekyler synlige på atomniveau. I et papir nu offentliggjort i tidsskriftet Nature Methods , præsenterer de en ny metode, der kombinerer cryo-EM med en metode, der ellers bruges i materialeforskning. Resultaterne præsenteres og klassificeres også i en Nature Briefing.

Den stadig relativt nye teknik med cryo-EM har en afgørende fordel i forhold til røntgenkrystallografi, der rutinemæssigt har været i brug i årtier:Proteinbyggeblokke kan observeres i deres naturlige miljø i en snap-frossen tilstand uden at skulle omdanne dem til en kunstig krystal på forhånd. Cryo-EM er baseret på transmissionselektronmikroskopi. Den alternative metode, som forskerne nu har taget i brug, er derimod en videreudvikling af scanningstransmissionselektronmikroskopi med integreret differentialfasekontrast, eller kort sagt iDPC-STEM.

"Denne metode er hidtil primært blevet brugt inden for materialeforskning, hvor den allerede har ført til meget høje opløsninger. Ved billeddannelse af biologiske prøver har vi nu direkte opnået en kvalitet, som først blev muliggjort af kryo-elektronmikroskopi for et par år siden, og vi har nu engang opnået en kvalitet, der først og fremmest blev muliggjort af kryo-elektronmikroskopi for nogle år siden. " siger Carsten Sachse, direktør ved Ernst Ruska-centret i Forschungszentrum Jülich og professor ved Heinrich Heine University Düsseldorf.

Sammen med forskningspartnere fra analysevirksomheden Thermo Fisher Scientific i Eindhoven var han i stand til at kortlægge proteinstrukturer ved hjælp af iDPC-STEM med en sub-nanometer opløsning på 3,5 ångstrøm. "Cryo-elektronmikroskopi er en smule mere avanceret i dag i sammenligning. Men vores resultater viser, at iDPC-STEM i princippet er i stand til, med en vis optimering, at opnå lignende opløsninger som nutidens cryo-EM og udvide mulighederne for strukturel analyse; især for meget heterogene, uensartede prøver eller enkelte partikler, når midlingsevnen er begrænset," siger Carsten Sachse.

I konventionel kryo-elektronmikroskopi tages tusinder, nogle gange titusinder eller hundredtusinder, af snapshots af en prøve fra mange synsretninger. En kraftig computer bruger disse billeder til at beregne en detaljeret tredimensionel model af molekylet eller partiklen. Scanningelektronmikroskopi scanner på den anden side objekter linje for linje i bittesmå trin for at producere et sammensat billede, der, som i konventionel cryo-EM, tjener som grundlag for den tredimensionelle strukturberegning. Som med kryo-elektronmikroskopi anvendes en lavdosis elektronstråle, fordi biomolekyler typisk er ekstremt følsomme. Dette forhindrer strålens høje energi i at ødelægge de følsomme strukturer. + Udforsk yderligere

Elektron kryo-mikroskopi:Brug af billig teknologi til at producere billeder i høj opløsning