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
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
冷冻电镜三维重构原理
冷冻电镜三维重构原理电镜三维重构的思想早在1968年就由D.De Rosier和A.Klug提出，而冷冻电镜技术则是在1974年首次由Taylor K,和Glaeser RM创建。三维冷冻电镜技术主要是将样品保存在液氮或液氦温度下利用透射电子显微镜进行二维成像，再经过对二维投影图像的分析进行三维重构
清华大学Nature－Methods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
蛋白质冷冻电镜投影图像有了三维重构新算法
从冷冻电镜的多个二维投影图像进行三维重构，获得蛋白质的三维结构。 兰州大学供图蛋白质结构解析是分子生物学的核心课题，对于人们认识蛋白质的功能，理解疾病的发病机理，进行药物设计和疾病治疗等都具有非常重要的意义。近年来，冷冻电镜技术在测定生物大分子结构方面取得了突破性的进展，虽然目前DeepMind 公
生物物理所提出消除取向优势问题的冷冻电镜三维重构新算法
单颗粒冷冻电子显微镜技术（SPA）已较为成熟。SPA可以得到较多纯化获得的重要蛋白质复合物的高分辨率三维结构，但冷冻制样仍是SPA的瓶颈。其中，冷冻制样导致的取向优势问题是常见而难以解决的关键问题之一。重构过程需要来自各个方向的蛋白质投影，以覆盖整个倒易空间。然而，吸附在气液界面（AWI）上的蛋白质
电镜三维重构理论
电镜三维重构理论D.De Rosier和A.Klug提出的三维重构理论是借助一系列沿不同方向投影的电子显微像来重构被测物体的立体构型；他们提出利用计算机数字图像处理技术进行电子显微像三维重构测定生物大分子结构的概念和方法。电镜三维重构思想的数学基础是傅立叶变换的投影与中央截面定理。中央截面定理的含
冷冻电镜三维重构解析揭示丝状病毒IKe结构
清华大学医学院向烨研究组与以色列特拉维夫大学Amir Goldbourt组合作于2019年2月28日在《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， PNAS）杂
冷冻电镜模型重构和优化
模型重构和优化模型三维重构的基础是中心截面定理，重构过程中的关键问题是如何确定每个颗粒图像的空间角(orientation determination)。大多数模型重构和优化算法都是基于投影匹配(projection matching)的迭代方法。简单说就是，先利用粗糙的三维结构模型，进行投影得到参
三维冷冻电镜技术
三维冷冻电镜技术冷冻电镜经过近三十年的发展,。冷冻电镜技术已成为研究生物大分子结构与功能的强有力的武器。这种方法采用高压快速液氮冷冻方法使样品包埋在玻璃态的水环境中，这种环境接近于生理状态，减少了样品在制备过程中的结构破坏，使我们能够观察到生物大分子在天然状态下的结构。同时冷冻的速度极快，这就有可能
有哪些电镜三维重构方面的书籍推荐？
问：最近刚开始接触这一领域，想知道有哪些电镜三维重构方面的专业书籍，文献？答：电镜三维重构包含很多东西，电子晶体学应该是这个大类别的全称。就单颗粒手段而言，我推荐师爷爷的大作：Three-Dimensional Electron Microscopy of Macromolecular Assemb
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
冷冻电镜是什么
冷冻电镜，是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(Cryo-SEM)，可实现直接观察液体、半液体及对电子束敏感的样品，如生物、高分子材料等。冷冻电镜技术为何摘得2017年的诺贝尔化学奖撰文 | 何万中（北京生命科学研究所研究员）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
研究提出三维重构新方法解决取向优势问题
中国科学院生物物理研究所章新政研究组提出冷冻电镜三维重构新算法消除取向优势问题。相关论文近日发表于《科学进展》。单颗粒冷冻电子显微镜技术（SPA）已经非常成熟，可以得到许多纯化获得的重要蛋白质复合物的高分辨率三维结构，而冷冻制样依然是SPA的最大瓶颈问题，其中冷冻制样导致的取向优势问题是最为常见的也
“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
中国科研人员用冷冻电镜重构复杂疱疹病毒
中国一个科研团队日前采用冷冻电镜技术，在原子层面上重构了一种结构和功能极其复杂的疱疹病毒核衣壳，为后续研究病毒核衣壳在神经细胞中的运输提供了“精细化”结构基础。 发表在最新一期美国《科学》杂志上的这一研究，阐释了可引起生殖器疱疹的“单纯疱疹病毒－２”核衣壳的早期组装机制。 疱疹病毒直径约为１
冷冻电镜是什么
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
冷冻电镜是什么
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
清华大学提出冷冻电镜粒子筛选新算法获得国际认可
为进一步提高冷冻电镜分辨率和效率，清华大学研究团队提出的一款新算法CryoSieve，受到了国际冷冻电镜研发领域的高度关注。4月24日，由哈佛大学医学院管理，为全球结构生物学提供计算支持的SBGrid联盟收录了CryoSieve算法。冷冻电子显微镜是一种确定生物大分子的近原子分辨率结构的重要方法。在
我国冷冻电镜再发Nature－三维结构解析免疫机制
10月2日，《自然》杂志在线发表了我国科学家的一项关于免疫系统如何发挥作用的重要成果。通过海量的实验与计算，来自中国科学院物理所、中国医学科学院等单位的研究人员，成功解析与原核短Ago系统相关的高分辨率三维蛋白结构，同时彻底弄清楚了原核短Ago系统在病毒入侵前后所发生的结构变化。原核短Ago中辅酶I
冷冻电镜解析了哪种蛋白的三维结构
近日，中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心和生命科学与医学部教授陈宇星和周丛照课题组与孙林峰课题组合作，利用冷冻电镜技术首次解析了人类溶酶体维生素B12外排蛋白ABCD4的近原子分辨率三维结构，为深入理解该类膜蛋白转运的分子机制以及其突变引发疾病的致病机理提供了基础。该研究成果以Cryo-
生物大分子柔性组装的冷冻电镜重构新方法获揭示
近日，南方科技大学生命科学学院副教授沈庆涛课题组针对生物大分子组装柔性的难题，基于冷冻电镜单颗粒技术，开发了直接赋值颗粒欧拉角的重构方法，解析了真核细胞中转运必需的内吞体分选复合物 (ESCRT-III)平面螺旋多聚体结构。该研究成果发表在《美国国家科学院院刊》。ESCRT是一类进化保守的生物大分子
冷冻电镜样品冷冻
样品冷冻样品冷冻其实是科学家们很早就想到的思路，但是冷冻之后样品中水分子形成冰晶，不仅产生强烈电子衍射掩盖样品信号，还会改变样品结构。直到1974年，Kenneth A. Taylor和Robert M. Glaeser在-120℃观察含水生物样品时未发现冰晶形成，而且发现冷冻样品能够耐受更大剂量和
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
基于匹配追踪的拉曼光谱信号重构算法
王昕，何浩，范贤光，汤明厦门大学航空航天学院 ，福建 厦门 361005 摘要 拉曼光谱技术是一种高灵敏度、无损伤、振动分子光谱技术，在医药、生物、分析化学等诸多领域有着重要的作用。然而，由于拉曼散射强度低，实际测得的拉曼信号容易被噪声所污染。特别是在较短的曝光时间，收集到的拉曼光谱的信噪比很低。
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，并记录下不同
冷冻电镜三维分子成像国际研讨会在京举行
8月8日至12日，第三届郭可信电子显微学与晶体学暑期学校暨冷冻电镜三维分子成像国际研讨会在北京中科院生物物理研究所召开。 郭可信先生培养的81级硕士生、现纽约大学教授王大能是这项活动的倡导者和发起者之一。他回忆说：“郭先生虽然是著名的材料物理学家，但对电子显微镜在生物学领域的应用也有很多思考。