Forskare vid Forschungszentrum Jülich och Heinrich Heine University Düsseldorf under ledning av prof. Dr. Carsten Sachse använder kryo-elektronmikroskopi, eller förkortat cryo-EM, för att göra biomolekyler synliga på atomnivå. I en artikel som nu publicerats i tidskriften Nature Methods , presenterar de en ny metod som kombinerar cryo-EM med en metod som annars används inom materialforskning. Resultaten presenteras och klassificeras också i en Nature Briefing.

Den fortfarande relativt nya tekniken med cryo-EM har en avgörande fördel jämfört med röntgenkristallografi som har använts rutinmässigt i årtionden:Proteinbyggstenar kan observeras i sin naturliga miljö i ett snabbfryst tillstånd utan att behöva omvandla dem till en konstgjord kristall i förväg. Cryo-EM bygger på transmissionselektronmikroskopi. Den alternativa metod som forskarna nu har använt är å andra sidan en vidareutveckling av sveptransmissionselektronmikroskopi med integrerad differentialfaskontrast, eller förkortat iDPC-STEM.

"Denna metod har hittills använts framför allt inom materialforskning, där den redan har lett till mycket höga upplösningar. Vid avbildning av biologiska prover har vi nu direkt uppnått en kvalitet som först möjliggjordes av kryoelektronmikroskopi för några år sedan, vi har nu direkt uppnått en kvalitet som först möjliggjordes av kryoelektronmikroskopi för några år sedan. " säger Carsten Sachse, direktör vid Ernst Ruska-Centre of Forschungszentrum Jülich och professor vid Heinrich Heine University Düsseldorf.

Tillsammans med forskningspartners från analysföretaget Thermo Fisher Scientific i Eindhoven kunde han kartlägga proteinstrukturer med hjälp av iDPC-STEM med en subnanometerupplösning på 3,5 ångström. "Kryo-elektronmikroskopi är lite mer avancerad idag i jämförelse. Men våra resultat visar att iDPC-STEM i princip kan, med viss optimering, uppnå liknande upplösningar som dagens kryo-EM och utöka möjligheterna för strukturanalys; speciellt för mycket heterogena, olikformiga prover eller enstaka partiklar när medelvärdesberäkningskapaciteten är begränsad", säger Carsten Sachse.

I konventionell kryoelektronmikroskopi tas tusentals, ibland tiotals eller hundratusentals, ögonblicksbilder av ett prov från många visningsriktningar. En kraftfull dator använder dessa bilder för att beräkna en detaljerad tredimensionell modell av molekylen eller partikeln. Svepelektronmikroskopi, å andra sidan, skannar objekt rad för rad i små steg för att producera en sammansatt bild som, som i konventionell kryo-EM, fungerar som grund för den tredimensionella strukturberäkningen. Som med kryoelektronmikroskopi används en lågdoselektronstråle eftersom biomolekyler vanligtvis är extremt känsliga. Detta förhindrar strålens höga energi från att förstöra de känsliga strukturerna. + Utforska vidare

Elektronkryo-mikroskopi:Använder billig teknik för att producera högupplösta bilder