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清华大学NatureMethods发文:新型的冷冻电镜三维重构算法

蛋白质是生命体的最主要组成元素,作为一种生物大分子机器,蛋白质功能的实现高度依赖于其复杂的三维原子结构。了解蛋白质的结构及其与功能的关系对探索生命的基本原理,理解疾病的分子机制以及药物的研发具有重要的意义。基于粒子滤波的三维重构算法示意图。 冷冻电子显微镜,简称冷冻电镜,使用电子束作为光源,是一种能在原子分辨率水平上观察并测定蛋白质分子结构的有力工具。伴随着最近几年的技术突破,冷冻电镜三维重构技术成为测定蛋白质及其复合物结构的关键技术。冷冻电镜三维重构的基本方法是,首先利用冷冻电镜对冷冻于液氮温度的生物大分子颗粒进行成像,以获得数万到数百万张生物大分子照片,然后通过一定的算法来整合这些图像,计算出生物大分子的三维结构。这其中三维重构算法是核心内容,用于测定出每一张照片的诸多参数,例如空间取向,然后才能将二维的照片整合重构出三维的结构。因为照片的数量巨大,且图像信号极其微弱,如何精确计算测定每张照片的参数,以达到超过0.4甚......阅读全文

冷冻电镜的发展

  细胞里面的生命活动井然有序,每一个部分都有其特定的结构,承担不同的功能。生物大分子则是一切生命活动的最终执行者,它们主要是核酸和蛋白。核酸携带了生命体的遗传信息,而蛋白是生命活动的主要执行者。自现代分子生物学诞生以来的半个世纪里,解析和分析生物大分子的结构、进而阐释其功能机制一直都是现代生命科学

神器——冷冻电镜“乱入”材料圈?

  说起冷冻电镜,小编想不管是研究生还是教授大咖,可能和科研有那么一丁点联系的人对这个名字都不会陌生,因为它实在太出名了!基于冷冻电镜产出的科研成果很多都发表在Nature、Science、Cell等顶刊上(羡慕脸),堪称NSC神器。冷冻电镜技术的发展直接带动了生命科学领域,特别是结构生物学的飞速发

神器——冷冻电镜“乱入”材料圈?

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冷冻电镜

说起冷冻电镜,小编想不管是研究生还是教授大咖,可能和科研有那么一丁点联系的人对这个名字都不会陌生,因为它实在太出名了!基于冷冻电镜产出的科研成果很多都发表在Nature、Science、Cell等顶刊上(羡慕脸),堪称NSC神器。冷冻电镜技术的发展直接带动了生命科学领域,特别是结构生物学的飞速发展,

冷冻电镜“成长的烦恼”:人才依然是短板

  2017年10月4日是冷冻电镜的“高光”时刻。这一天,瑞典皇家科学院向全世界宣布,将2017年诺贝尔化学奖颁给发明冷冻电镜的三位学者:哥伦比亚大学教授约阿基姆·弗兰克(Joachim Frank)、英国剑桥大学生物学家和生物物理学家理查德·亨德森(Richard Henderson)以及瑞士洛桑

冷冻电镜技术为何摘得2017年的诺贝尔化学奖

2013年,冷冻电镜技术的突破给结构生物学领域带来了一场完美的风暴,迅速席卷了结构生物学领域,传统X射线、传统晶体学长期无法解决的许多重要大型复合体及膜蛋白的原子分辨率结构,一个个被迅速解决,纷纷强势占领顶级期刊和各大媒体版面,比如程亦凡博士、施一公博士、杨茂君博士、柳正峰博士所解析的原子分辨率重要

“面向蛋白质科学的高性能计算研究”项目通过验收

验收会现场   4月17日至18日,中国科学院计划财务局会同信息化工作领导小组办公室和高技术研究与发展局组织专家,在北京对中科院知识创新工程重大项目——“面向蛋白质科学的高性能计算研究”及该项目下设的9个课题进行了现场验收。   通过四年的努力,项目在高性能计算机系统新技术、领域应用加速新方

冷冻电镜三维重构

摘要:冷冻电子显微学从创立到现在已发展成为确定蛋白质分子,蛋白质复合物和细胞器结构的一种有效、的方法这表现在三位冷冻电镜技术的不同方面。这主要包括适合于显微镜真空环境的样品制备条件,减少辐射损伤的策略,提高未经染色的电子显微像的信躁比的方法和二位投影三位重构的不同方法。冷冻电镜通过高压快速液氮冷冻的

冷冻电镜三维重构

三维重构做过TEM的小伙伴都知道,透射电镜得到的是二维投影图像,要得到三维的结构,就要通过一系列建模、变换,这个过程就是三维重构。上面提到的第3位诺奖得主Joachim Frank就是和他的合作者建立了非对称颗粒从二维投影到三维结构的方法(随机圆锥倾斜法),奠定了冷冻电镜单颗粒三维重构的基本原理,如

电镜技术大放光彩 看2018全国电子显微学学术年

  分析测试百科网讯 2018年10月25日,继24日全国电子显微学学术年会隆重开幕后(详情请点击:汇全国显微学精英 2018全国电子显微学学术年会在蜀开幕),25日同样迎来令人激动人心的一天。在今日的大会上,参会学者将听到国内外多位宗师级学者带来的显微学盛宴。分析测试百科网与中国电子显微镜学会将共

推动电镜技术新发展 看2020北京电镜年会

  分析测试百科网讯 2020年12月19日,由北京理化分析测试技术学会电镜专业委员会主办的2020年度北京市电子显微学年会隆重举行。本次会议旨在推动北京及周边省市广大电子显微学的学术及技术水平,促进电子显微学工作者在材料科学、生命科学等领域的应用、发展和交流。本次会议共有近200人出席、参与。分析

关注生命科学与材料学 2018年北京市电子显微学年会开幕

  分析测试百科网讯 2018年12月18日,2018年度北京市电子显微学年会在北京市天文馆隆重召开。此次会议旨在推动北京及周边省市广大电子显微学的学术及技术水平,促进电子显微学工作者在材料科学、生命科学等领域的应用、发展和交流。本次会议共有200余人出席。分析测试百科网作为支持媒体为您带来全程报道

汇全国显微学精英 2018全国电子显微学学术年会在蜀开幕

  分析测试百科网讯 2018年10月24日,2018年全国电子显微学学术年会在四川成都隆重举行,本次大会共有千余位专家学者以及200余位厂商代表参与。本次年会旨在了解电子显微学及相关仪器技术的前沿发展,交流基础研究与应用研究新进展。分析测试百科网与中国电子显微镜学会将共同全程跟踪报导本次年会的盛况

首届中国计算蛋白质组学研讨会在计算所召开

会议现场  11月10日,中科院计算技术研究所前瞻研究实验室生物信息学研究组主办的“首届中国计算蛋白质组学研讨会”在计算所开幕。   “计算蛋白质组学”是生物信息学中一个新的研究方向,其最基本的内容是蛋白质序列、结构和功能的规模化研究,一个简明的定义是“系统生物学的高通量分析”。美国

冷冻电镜研究

在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术,就叫做冷冻电子显微镜技术,简称冷冻电镜(cryo-electron microscopy, cryo-EM)。冷冻电镜是重要的结构生物学研究方法,它与另外两种技术:X射线晶体学(X-ray crystallography)和核磁共振(nuclear ma

冷冻电镜里程碑意义的成果

在最近几年,冷冻电镜技术有了革命性的进步,主要得益于三个方面的突破。首先是样品制备,通过利用薄膜碳层甚至石墨烯可以用更薄的冰层包裹分子样品来提高信噪比。第二个突破是电子的探测技术,也就是电子探测器的发明。在300 keV 电子的轰击下,传统的器件都会被高能量打坏,因此在电子探测器出现之前,冷冻电镜中

赛默飞在这次排名中排56名?这个行业或成当代最惨!

  我们的芯片行业,因为核心技术受制于人,被卡脖子而确实不好过。不过,还有一个行业,论技术难度不比芯片行业低,论市场规模却远小于芯片,最关键的是,全球前20名的企业中,没有一家中国公司。这就像参加奥运会我们是20名开外,听起来是不是更惨?  这就是我们今天要说的仪器设备特别是科研仪器行业。全文约40

董梦秋:化学交联质谱让结构生物学研究如虎添翼

  在蛋白质组学分析方法中,质谱获得的是多肽序列结构的信息;那么用质谱是否可研究大分子蛋白的结构信息?近几年来,董梦秋实验室在中国做出了多项先驱性工作,主要集中在化学交联质谱领域。在用单颗粒冷冻电镜技术研究结构生物学屡创佳绩的当下,很多研究者都把样品一分为二,一份做冷冻电镜,一份做交联质谱。那么交联

《科学》公布 2017 年度人类10大突破,你知道几个?

《科学》期刊公布了2017年最令人类激动的10大科学突破,科学仪器界的朋友们,也许你正在使用其中的几种科技继续求索,其中,我们还看到了中国在量子通信方面的翘楚地位。接下来,就让我们一起分享2017的这些美好时刻,希望2018全球在科学界求索的人们,带给人类更多的惊喜。Top10冷冻电镜标志年科技让人

2449.8万!这所高校发布采购建设分析测试中心平台

  分析测试百科网讯 近日,海南省教学仪器设备招标中心受招标人海南大学委托,采购场发射透射电子显微镜、基质辅助激光解析电离串联飞行时间质谱仪、纳米喷雾干燥仪、石英晶体微天平、多功能样品前处理平台、热重-红外图像-气质联用原位反应系统、显微傅里叶变换红外光谱仪+光声光谱检测器、差示扫描量热

中科院团队PNAS解析重要的免疫机制

  树突状细胞(Dendritic cell)在调控先天和适应性免疫应答中起到了重要的作用。DEC205(CD205)是树突状细胞上一种主要的内吞受体,具有抗原呈递功能,被广泛用于制造抗病毒和抗肿瘤的疫苗。不过,人们对这一受体的结构和作用机制还知之甚少。  中科院的研究团队日前通过冷冻电镜技术,获得

冷冻电镜三维结构的多构象性和动态分析

 三维结构的多构象性和动态分析生物大分子通常具有内禀的柔性,所以生物分子的动态结构变化以及结构的不均一性一直是结构生物学的研究重点之一。在晶体状态下,生物分子的结构变化被晶格约束,一般只提供一个静态的结构和有限的动力学参数。冷冻电镜相比晶体学方法的优势在于可以捕捉生物分子在溶液中的形态,并

多种关键蛋白!非洲猪瘟病毒衣壳高分辨率电镜三维结构

  近日,中国科学院微生物研究所高福团队联合中国农业科学院哈尔滨兽医研究所仇华吉团队、南方科技大学王培毅团队、中国科学院生物物理研究所章新政团队以及微生物所施一团队,在非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)结构领域取得新进展,解析了非洲猪瘟病毒衣壳(Capsid

冷冻电镜的发展前景

王宏伟教授表示,虽然冷冻电镜领域的研究获得了诺贝尔奖,但这绝不意味着有关冷冻电镜的研究走到了尽头。在未来,冷冻电镜的发展需要更多的学科交叉。基于物理学,我们可以得到更多分子结构的解析手段;基于计算机科学,我们可以开发新的结构解析算法并解决超大规模计算的需求;基于化学与生物化学,我们可以分离并标记重要

杰青59人、优青64人、群体8人 湖南省基金委正式立项了!

  分析测试百科网讯 近日,湖南省科技厅公示了131项2020年湖南省自然科学基金创新研究群体、杰出青年基金、优秀青年基金拟立项项目,公示期为2020年3月23日至27日(公示期5个工作日)。其中,杰青共有59人入选、优青共有64人入选、群体共有8人入选。具体详情如下:

2019年中国学者发表CNS统计,谁是CNS发表之王?

  【51/52】2019年4月4日,清华大学柴继杰课题组、中科院遗传发育所周俭民课题组和清华大学王宏伟课题联合同期背靠背发表两篇重量级Science文章,完成了植物NLR蛋白复合物的组装、结构和功能分析,揭示了NLR作用的关键分子机制,是植物免疫研究的里程碑事件。两篇文章分别是: "Li

大跃进 | 中国学者CNS发表超过100篇生命科学领域研究成果

  【50】2019年4月12日,中科院上海药物所徐华强,王明伟,浙江大学张岩及匹兹堡大学医学院Jean-Pierre Vilardaga共同通讯在Science发表题为“Structure and dynamics of the active human parathyroid hormone r