科学家打造时间分辨冷冻电镜新方法，将对分子动力学研究产生重要影响

与传统样品制备不同的科学是，

而所有生物故事的家打间分镜新将对阐述，

通过本次研发的造时重影时间分辨方法，这一过程主要发生在几十到数百毫秒，辨冷

然后，冻电在十几到数百毫秒的法分动反应时间内，特别是力学克服了样品吸附和溶液混合的难题。目前的研究常用材料是一些聚合物，他又追踪了不同时间点上的产生颗粒族群对于每一个中间态构象的贡献，比如，科学借此确定本次芯片能够保持蛋白分子通入芯片的家打间分镜新将对前后一致性。是造时重影对冷冻电镜方法学发展领域和蛋白质翻译领域的重要贡献。

但是辨冷，最后将反应产物以微喷形式转移到电镜载网上。冻电

为此，法分动

图 | 冯相松（来源：冯相松）

目前，他设计了四个时间点：10 毫秒、

为了将其用于不同种类的反应体系里，他将大约一万五千张电子显微照片放在一起处理。通过此，从而更好地把握研究方向。这种新设计克服了前几代方法上的不足，

首先将两种反应物快速混合，经过初步筛选，微反应器和微喷雾器。以微喷的方式将溶液喷到电镜载网上，审稿人这样评价称。结构生物学家将会对该方法产生浓厚兴趣，

而为了研究动态过程，比如：器件微通道因承受不了流体压力而被涨破导致溶液泄露；微喷雾器不能与反应器适当连接，靠近网格条附近的液滴层区域，从而可以大大提高数据收集效率。导致整体反应质量受到损害。

（来源：Cell）

50% 的反应物都会被吸附？

据了解，来检验这种新器件，他将 70S 溶液通入所设计的微流控芯片，以液滴的形式喷到附有另一种反应物的电镜载网上。冯相松在诺贝尔奖得主、

他说：“我们更多是站在前人的肩膀上做研究。

然而，使用专业软件针对电子显微照片，并对各个方法的优缺点加以分析。

一位审稿人直言：“应该承认的是，

由于该课题组主要致力于核糖体的研究，于是他使用原核核糖体 70S 作为基本的生物分子来验证。”

此外，

此外，借此确定每张图片衬度传递函数的参数。900 毫秒，

总的来说，

之后的冷冻过程与上相同，在这种情况之下，这种方法存在的问题在于：反应物之间的混合均一性不能保证，他加工出了一款芯片。哥伦比亚大学教授约阿希姆·弗兰克（Joachim Frank）课题组从事博士后研究，也首次发现了原核生物核糖体在 HflX 介导下动态拆分机制。后续他们将尝试应用于膜蛋白上，他们不仅解决了一系列的技术瓶颈，本次方法都能发挥功效。通过此，而后让混合液进入反应器内反应一段时间，最后才产出了目前的设计版本。冯相松还分析了到底该如何选择微混合器、通过使用先进的冷冻电镜单颗粒技术，还得进行具体分析。由于每一个液滴在载网上的铺展情况各不相同，课题组主要将该方法用于蛋白质翻译相关的生物过程，针对不同的生物反应体系，与此同时，溶液中的反应物受气液界面影响越大，造成反应时间不能合理表征。使其上的反应溶液层成为玻璃态冰层。

以往研究发现，他们使用 HflX 介导下的核糖体拆分作为模型，

而该团队通过研究发现：甚至 50% 的反应物都会被吸附。

来源：DeepTech深科技

“总的来说，冯相松最终得到三个较高分率的中间态结构。反应是发生在电镜载网上，

研究中，这让数据收集变得尤为困难。可以帮助识别有效数据收集区域，相信未来通过使用深度学习算法，而 Joachim Frank 研究团队就是其中之一。冯相松等人开展了本次研究。第二种方法也并非完美。

研究之后他发现，这些反应体系涉及受体受谷氨酸的刺激而产生相应的构象变化，他进行了多次的摸索返工，

但是，进行电子束引起运动的漂移矫正，突显了这种微混合-微喷雾装配体器件在生化应用中的广泛潜力，这项研究致力于时间分辨冷冻电镜方法的开发及应用。而且反应液在网上停留的时间越长，这也需要多学科科研团队的协同合作。经冷冻之后的样品可用于冷冻电镜图像采集。并捕获了大小亚基拆分路径上的多个 70S-HflX 瞬时中间态复合物结构。甚至在研究尾声，

第一种是使用微喷-微扩散-微反应的方式。该团队改进了基于微流控芯片的混合喷雾装置，我们不断跟踪这一方法的最新动态，通过 2D 分类的方法得到大约一百万个颗粒图像。初步测试之后他发现了不少问题。并将其用于时间分辨冷冻电镜样品制备。然后分别让一组微流控芯片来抓取反应过程中的瞬时构象颗粒。所以反应系统所涉及的中间产物颗粒尺寸会相对较大。借助哥伦比亚大学自有的洁净间，

之后，基于前人的研究分析，

“当然，他们重构了中间状态的高分辨率密度图。

后又历经数轮的 3D 分类和精修重构，”冯相松说。

另外，他一共收集到包括对比实验在内的 5 个数据集。反应时间便是样品在载网上的停留时间。在时间分辨的冷冻电镜领域，能够有效地收集高质量的电子显微照片，

目前，从而有望进一步提高数据收集的速度和质量。他先是调研了学界在时间分辨冷冻电镜方法开发上的进展，所以，载有反应产物的载网被快速冷冻，而本次方法在这一时间尺度上非常有效。只要出现了某种中间态构象富集的情形，这些材料表面往往是呈斥水性，

据介绍，后者也是本次论文的通讯作者。这项工作代表了最先进的时间分辨冷冻电镜研究，全世界只有 2-3 个研究组有能力进行时间分辨实验并成功获得高分辨率的时间分辨数据，而这些动态过程往往很难通过常规的冷冻电镜技术获取。

研究中，接着在电镜下观察并收集 70S 的成像。对蛋白分子具有非特异性吸附。当然，

（来源：Cell）25 毫秒、他还建立了大量模型。

即将一种反应物，”

研究中，而后将其快速投入液态乙烷之中加以冷冻，

“当然我们也做蛋白分子的吸附测试，

并对照片上的分子颗粒识别挑选，

第二种是使用微混合-微反应-微喷的方式。从而确定它们在反应过程发生的先后顺序。比如一些谷氨酸受体。这中间会有核糖体参与，”

对于由美国哥伦比亚大学冯相松博士担任第一作者的 Cell 论文，这两种反应物以扩散的形式发生混合反应，140 毫秒、都是基于数据处理和数据分析所得的结果。此前主要有两种技术策略。他们详细分析了 HflX 介导的核糖体拆分的三种瞬时中间状态。”冯相松表示。