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導讀：每天關注Cell、Nature、Science（合稱CNS）等頂級期刊是小編的日常工作之一。近兩年，小編發(fā)現(xiàn)，除了“魔剪”CRISPR，冷凍電鏡也是這些期刊的“?？汀薄Ｖ袊茖W家在這一領域取得的成果是有目共睹的，而清華大學無疑是這一領域的“領軍者”之一?！袄鋬鲭婄R+清華大學=CNS”這個公式雖有點夸張，但也不是毫無根據(jù)。

施一公

該校的施一公院士、顏寧教授是這一領域的知名科學家。最近，兩位學者都有新成果發(fā)表在CNS上。7月22日，施一公教授研究組在Science雜志就剪接體的結構與機理研究發(fā)表兩篇長文，題目分別為“Structure of a Yeast Activated Spliceosome at 3.5 A? Resolution”和“Structure of a Yeast Catalytic Step I Spliceosome at 3.4 A? Resolution”。研究報道了釀酒酵母剪接體激活和剪接反應催化過程中兩個重要狀態(tài)的剪接體復合物近原子分辨率的三維結構，闡明了剪接體的激活和催化機制，從而進一步揭示了前體信使RNA剪接反應的分子機理。

顏寧

顏寧教授在5月和8月相繼在Cell和Nature雜志上發(fā)表了2篇論文。發(fā)表于Cell雜志上的論文（題目：Structural insights into the Niemann-Pick C1 (NPC1)-mediated cholesterol transfer and Ebola infection）中，顏寧研究組與中國疾控中心、中科院微生物所高福院士研究組合作，首次報道了人源膽固醇轉運蛋白NPC1的4.4埃分辨率冷凍電鏡結構，并探討了NPC1和NPC2介導細胞內膽固醇轉運的分子機制；同時還報道了NPC1與埃博拉病毒GPcl蛋白復合體6.6埃分辨率的冷凍電鏡結構，為理解NPC1介導埃博拉病毒入侵的分子機制提供了分子基礎。

8月31日，在線發(fā)表于Nature雜志上的研究（題目：Structure of the voltage-gated calcium channel Cav1.1 at 3.6 ? resolution）中，顏寧研究組報道了首個真核電壓門控鈣離子通道的近原子分辨率三維結構，為理解具有重要生理和病理功能的電壓門控鈣離子和鈉離子通道的工作機理奠定了基礎。

高寧& 楊茂君

除了上述成果外，清華大學近期還發(fā)表了另外兩篇基于冷凍電鏡的Nature論文。5月25日，該校高寧研究組與合作者在Nature雜志在線發(fā)表了題為“Diverse roles of assembly factors revealed by structures of late nuclear pre-60S particles”的研究論文。文章報道了位于酵母細胞核內的一系列組成上和結構上不同的核糖體60S亞基前體復合物的冷凍電鏡結構，確定了近20種裝配因子在核糖體上的結合位置及其原子結構。該校生命科學學院高寧研究員和美國卡內基梅隆大學John L. Woolford Jr教授是這一研究的共同通訊作者。

9月21日，清華大學研究小組在Nature雜志上發(fā)表了最新論文，首次報道了迄今為止分辨率最高的線粒體呼吸鏈超級復合物—呼吸體的冷凍電鏡三維結構。清華大學楊茂君教授和高寧研究員是該研究的共同通訊作者。

圖注：a，不同側面呼吸體結構模型及密度。b，復合物I結構模型及密度。

（引用自清華大學生命科學學院）

據(jù)清華大學生命科學學院報道，呼吸體蛋白分布于線粒體內膜上，是執(zhí)行呼吸作用的超大分子機器。哺乳動物呼吸體I1III2IV1是由81個蛋白亞基（70種不同蛋白分子）所構成的分子量高達1.7兆道爾頓的膜蛋白超級復合物。該研究中，科學家小組拿到了結構穩(wěn)定、均一性好的呼吸體超級復合物，同時驗證了一系列小分子化合物對呼吸體超級復合物的特異調節(jié)作用，為進一步的藥物開發(fā)奠定了良好的基礎。

借助冷凍電鏡技術，并利用單顆粒三維重構的方法，研究小組最終獲得了整體5.4埃的近原子分辨率結構，其中復合物I和復合物III的分辨率達到3.97埃(圖a)。這一目前為止世界上所解析的最大也是最復雜的膜蛋白超級復合物結構為深入理解哺乳動物呼吸鏈復合物的組織形式、分子機理以及治療細胞呼吸相關的疾病提供了重要的結構基礎。

小編還注意到，在一年前的同一天（2015年9月21日），楊茂君教授、高寧研究員和該校醫(yī)學院肖百龍研究員研究組合作在Nature雜志上發(fā)表了題為“Architecture of the Mammalian Mechanosensitive Piezo1 Channel”的研究論文，首次報道了哺乳動物機械力敏感離子通道Piezo蛋白的高分辨率冷凍電鏡結構。

中國內地科學家近年冷凍電鏡成果一覽

那么，除了清華大學，冷凍電鏡在中國其它機構的應用狀況如何？它在中國的發(fā)展歷史是怎樣的？有哪些其他科學家發(fā)表了代表性的論文？這些問題的答案可以從施一公院士近期發(fā)表的題為《Biological cryo-electron microscopy in China》的綜述中找到。清華大學王宏偉（Hong-Wei Wang）教授（現(xiàn)任生命科學學院院長）、雷建林（Jianlin Lei）研究員（冷凍電鏡平臺主管）以及施一公院士是這一綜述的共同通訊作者。

點擊以下鏈接可以查看完整綜述：

http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/pro.3018/full

文章表示，冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）在結構生物學的發(fā)展中越來越重要。目前，中國的生物學冷凍電鏡（biological cryo-EM）已進入快速發(fā)展階段。這一綜述具體回顧了生物學冷凍電鏡在中國的發(fā)展歷史，匯總了目前的使用情況，討論了這一技術對生物學研究的影響，并展望了它未來的前景。

該綜述列舉了近年來（2008-2016）中國內地科研人員發(fā)表的多項代表性成果，共計53篇（如下圖），解析了冷凍電鏡在染色質組織、免疫反應、離子通道、光合作用、核糖體生物起源、RNA代謝和病毒結構等研究中的應用。在結論部分，作者們表示，盡管冷凍電鏡在其它國家也在快速、健康的發(fā)展，但是中國的增長速度遠超過世界平均水平；并且，這一趨勢預計會再持續(xù)5-10年。