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蛋白质是在生命中维持细胞功能秩序的主要分子机制。由于蛋白质结构中蕴含着功能信息,因此准确解析蛋白质结构信息可为生理、药物和生物材料研究开发提供基础生物学信息。

冷冻电子显微镜(cryo-EM)是一种确定各种生物分子(包括蛋白质和蛋白质复合物)3D结构信息的成熟方法。直到最近,还必须在结晶后通过 X 射线晶体学才能完成蛋白质重建和可视化。这些信息的获取存在多种限制;结晶非常耗时,而且通常只能用于单一纯化的蛋白(单体或二聚体);此外,某些蛋白还无法结晶。最后,蛋白质结构只能在细胞环境之外测定,从而丢失了重要的环境信息。

Cryo-EM由单颗粒分析(SPA)、冷冻电子断层扫描(cryoET)和微电子衍射(MicroED)等多种应用组成,已彻底革新了蛋白质、蛋白质复合物及其动力学的研究方法。

  • 单颗粒分析(SPA) - 以高通量和高分辨率对小型(<250kDa)和中型蛋白质(>250kDa)以及大型蛋白复合物进行成像和分析。
  • 冷冻断层扫描(cryoET) - 非常适合以中等分辨率分析细胞成分和组分。它为单颗粒分析测定大分子结构提供了细胞环境。
  • 微电子衍射(MicroED) - 适合测定蛋白晶体小于 750 nm 的蛋白质结构,而传统 X 射线晶体学无法分析这类独特的晶体。
使用冷冻电镜成像的脂质纳米盘内的GABA受体蛋白。
在结合药物 Ro-15-4513 的纳米盘中对 GABA 受体膜蛋白的 3D 重建。显示的分辨率为 2.75 Å。数据是用 Falcon 4 直接电子检测相机在 Krios Cryo-TEM 上收集的。图像承蒙剑桥 MRC-LMB 的 Simonas Masiulis、Radu Aricescu 和赛默飞世尔科技的 Evgenia Pechnikova、Abhay Kotecha 提供。
通过微电子衍射获得的颗粒蛋白原体结构。
通过冷冻电子显微术 (MicroED) 生成的颗粒蛋白原聚体 (29 kDa) 结构,原子分辨率细节清晰可见。

电子显微镜

蛋白质电子显微镜

蛋白质冷冻电镜分析有助于了解近原子分辨率的蛋白质结构信息。



蛋白质电子显微镜应用

使用冷冻电镜进行结构生物学研究

结构生物学研究

借助冷冻电镜(Cryo-EM)对具有挑战性的生物靶标(例如大型复合物、柔性物质和膜蛋白)进行结构分析。

使用冷冻电镜进行传染病研究

传染病研究

冷冻电镜技术可在近天然状态下对生物大分子的 3D 结构进行多尺度的观察,有助于提高治疗方法的开发速度和效率。

使用冷冻电镜进行药物发现研究

药物发现

学习如何借助冷冻电镜,将合理的药物设计用于多种主要的药物靶点,进而开发出一流的药物。


冷冻电镜分析技术

单颗粒分析

单颗粒分析(SPA)是一种冷冻电镜技术,可实现近原子分辨率的结构表征,揭示动态生物学过程以及生物分子复合物/组装体的结构。

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冷冻电子断层扫描

冷冻电子断层扫描(cryo-ET)既能够提供单个蛋白的结构信息,又能够提供它们在细胞内的空间排列信息。这使该方法成为一种真正独特的技术,在细胞生物学领域具有巨大的潜力。冷冻ET可以将光学显微镜和近原子分辨率技术(如单颗粒分析)结合在一起。

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MicroED

微电子衍射(MicroED)是一项令人振奋的新技术,可应用于小分子和蛋白质的结构测定。使用这种方法,即使在不均匀的混合物中,也可以从单个纳米晶体(<200 nm)中得到原子结构的细节信息。

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单颗粒分析

单颗粒分析(SPA)是一种冷冻电镜技术,可实现近原子分辨率的结构表征,揭示动态生物学过程以及生物分子复合物/组装体的结构。

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冷冻电子断层扫描

冷冻电子断层扫描(cryo-ET)既能够提供单个蛋白的结构信息,又能够提供它们在细胞内的空间排列信息。这使该方法成为一种真正独特的技术,在细胞生物学领域具有巨大的潜力。冷冻ET可以将光学显微镜和近原子分辨率技术(如单颗粒分析)结合在一起。

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MicroED

微电子衍射(MicroED)是一项令人振奋的新技术,可应用于小分子和蛋白质的结构测定。使用这种方法,即使在不均匀的混合物中,也可以从单个纳米晶体(<200 nm)中得到原子结构的细节信息。

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蛋白质结构分析相关产品

仪器卡片原件样式表

Krios G4 Cryo-TEM

  • 改进的人体工程学
  • 可更轻松放进新建或现有的实验室
  • 极大提高生产率和自动化水平
  • 用于高分辨率 3D 重构的最佳成像质量

Glacios 冷冻 TEM

  • 可变的加速电压 80-200 kV
  • 用于冷冻样品操作的行业领先的自动加载器
  • 占地面积小
  • 增强易用性:

Tundra Cryo-TEM

  • 生物学相关分辨率下的结构信息
  • 空间利用率高且经济划算
  • 轻松的迭代样品优化
  • 用于精简数据收集的独特 AI 算法

Talos Arctica TEM

  • 提高数据采集速度
  • 基于自动样品处理和自动进样的高质量数据
  • 无人看管平台运行和自动数据采集
  • 通过远程诊断和预防性维护实现低拥有成本

Talos F200C TEM

  • 灵活的 EDS 分析可提供化学信息
  • 高对比度、高质量 TEM 和 STEM 成像
  • Ceta 16 Mixel CMOS 相机提供了宽视野和高读取速度

Talos L120C TEM

  • 更高稳定性
  • 4k × 4K Ceta CMOS 相机
  • 25 – 650 k 倍 TEM 放大范围
  • 灵活的 EDS 分析可提供化学信息

Aquilos 2 Cryo-FIB

  • 可自动生成多个薄片
  • 利用提取纳米操纵器锁定并提取感兴趣的结构
  • 用于高分辨率断层扫描的 3D 可视化

Vitrobot 系统

  • 全自动样品玻璃化
  • 滤纸夹吸装置
  • 半自动化载网转移
  • 高样品通量

Selectris 和 Selectris X 成像过滤器

  • 专用于高稳定性和原子分辨率成像
  • 操作简便
  • 与最新一代的Thermo Scientific Falcon 4i直接电子检测器相配。

Ceta-D 相机

  • 在任何高电压 (20–300 kV) 下均具有极佳性能
  • 兼容镜筒后过滤器和光谱仪
  • 用于动态研究的视频采集

Falcon 4i 直接电子检测相机

  • 高吞吐量,每小时可获得更多图像
  • 无与伦比的成像质量和高DQE
  • 用EER进行无损数据压缩

Tomography 5
软件

  • 自动化多位点批量断层扫描
  • 自动盒式映射
  • 可达到最佳电子剂量的剂量对称倾斜方案
  • 与 Selectris 成像过滤器完全集成

Maps 软件

  • 获得大面积的高分辨率图像
  • 轻松发现感兴趣区
  • 自动化图像采集过程
  • 关联不同来源的数据

Auto Slice 和 View 4.0 软件

  • DualBeam 自动连续切片
  • 多模式数据采集(SEM、EDS、EBSD)
  • 实时编辑功能
  • 基于边缘的剪切放置

Inspect 3D 软件

  • 用于交叉关联的图像处理工具和过滤器
  • 用于图像对齐的特征跟踪
  • 用于迭代投影比较的代数重建技术

Amira 软件
生命科学

  • 探索 2D-5D 生物成像数据
  • 识别和理解结构
  • 获取统计信息
  • 分享报告和精彩动画

EPU 2 软件

  • 用于单颗粒采集的显微镜内嵌式解决方案
  • 适用于高通量颗粒收集
  • 兼容胶片、CCD 相机和直接电子相机

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