1.25Å！打破冷冻电镜分辨率记录，将可视化单个原子以及化学修饰

来源：BioArt

目前大多数已解析的蛋白质结构仍处于3-4Å分辨率的级别，但是现在越来越多的结构分辨率能够达到2-3Å的范围，并且有部分样品的分辨率高于2Å。该领域的当前记录是载铁蛋白的1.54Å分辨率结构（EMD-9865）。 

冷冻电镜是解析生物大分子三维结构的有力方法。电子显微镜、检测器、自动化程序以及用户友好的图像处理软件的结合，再加上不断增长的计算能力，使cryo-EM技术在过去十年中飞速发展。

在分辨率高于4Å的条件下，建立原子结构模型的可能性变得很高，但是要直接可视化蛋白质结构中的真实原子位置，则需要更高的分辨率（<1.5Å），而迄今为止，cryo-EM尚无法实现这一目标。 

近日，德国马普生物物理化学研究所结构动力学系Holger Stark课题组在bioRxiv上发表了题为Breakingthe next Cryo-EM resolution barrier – Atomic resolution determination of proteins! 的文章。该研究实现了通过以原子级别的分辨率（1.25Å）解析生物样品的结构，从而直接可视化蛋白质中的所有原子（包括氢原子）。 

原子位置的直接可视化对于理解蛋白质催化的化学反应机制、研究药物结合对蛋白质功能的干扰作用至关重要。

原子级别分辨率：以1.25Å分辨率可视化单个原子

本研究使用了新开发的电子显微镜（Titan Mono-BCOR）获得了载铁蛋白的1.25Å分辨率的分子结构，该结构揭示了以前未看到的结构细节。在cryo-EM技术发展史上，这是第一次可以可视化蛋白质中的单个原子，并能够查看氢原子的密度和单原子的化学修饰。

可视化单原子化学修饰

除了提高分辨率外，本研究还可以显著改善冷冻电镜密度图质量，这对基于结构的药物设计非常重要。

比较X射线晶体学和cryo-EM获得的高分辨率特征