福州Cryo-TEM技術服務

來源: 發(fā)布時間:2023-09-02

冷凍電子顯微鏡技術:目前使用的幾種主要的結構解析方法包括:電子晶體學單顆粒重構技術和電子斷層掃描重構技術等。電子晶體學:電子晶體學技術利用電子顯微鏡的成像和電子衍射的功能,從生物大分子的二維晶體獲取結構信息,解析其三維結構。生物大分子在空間中有序排列,可以形成三維晶體,也可以形成二維晶體對于二維晶體來說,其只在X-Y平面內具有平移對稱性,電子波照射到二維晶體上時能夠發(fā)生衍射。根據(jù)電子顯微鏡記錄的二維圖像來確定相位,利用二維晶體的衍射圖譜來確定振幅,從而通過反傅里葉變換計算出大分子的密度投影,之后再利用三維重構技術獲得大分子的三維結構圖,從而解析出生物大分子的三維結構。該方法的特點是解析分辨率較高,可達到近原子分辨率。但獲得蛋白的二維晶體來作為樣品,仍然是一項非常具有挑戰(zhàn)性的工作。冷凍電鏡“分辨率改變”使其成為獲得優(yōu)于3?結構的常規(guī)技術。福州Cryo-TEM技術服務

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冷凍電鏡技術工作流程:做好前面的工作就需要設定較佳的參數(shù)(比如:欠焦值、放大倍數(shù)和電子劑量等),記錄這些樣品區(qū)域的大量圖像,用手工或半自動程序框取那些離散的分子形成的投影圖。然后就是三維結構搭建。由于電子可能對非常敏感的樣品造成輻射損傷,所以單顆粒冷凍電鏡只能采用非常低的電子量,而這種電鏡2D投影圖像有非常大的背景噪聲。為提高圖像分辨率,研究人員首先需要提出一個初始的3D模型,然后對捕獲的單顆粒2D圖像進行分選。深圳低溫冷凍透射電鏡技術品牌冷凍電鏡技術之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點:冷凍蝕刻的樣品,經(jīng)鉑、碳噴鍍而制備的復型膜具有很強的立體感。

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冷凍電鏡技術也正在成為助力醫(yī)藥研發(fā)的有力手段。依托對蛋白質結構的理解,科學家正在開發(fā)更有效的治Ca藥、打菌素、止痛藥、麻醉劑等。中國過去10多年里,建成了世界上較大的冷凍電鏡設施。中國的科學家,也在冷凍電鏡領域取得了很多舉世矚目的成就,引起了世界的普遍關注。比如清華大學的施一公團隊,對老年癡呆癥相關的重要蛋白質結構進行了解析,對于我們理解它的發(fā)病機理甚至開發(fā)重要治療方法有重要意義。他們對剪接體復合體一系列結構的研究幫助我們理解細胞的演化、細胞的基因調控和其他一些相關疾病有著重要意義。2019年,中國科學家利用冷凍電鏡技術解析到世界上目前分辨率較高的豬瘟病毒結構,這對我們了解該病毒的發(fā)病機理,以及如何更好開發(fā)疫苗具有重要意義。

冷凍電鏡技術,是用于掃描電鏡的很低溫冷凍制樣及傳輸技術(Cryo-SEM),可實現(xiàn)直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品,如生物、高分子材料等。電鏡觀察:樣品經(jīng)過很低溫冷凍、斷裂、鍍膜制樣(噴金/噴碳)等處理后,通過冷凍傳輸系統(tǒng)放入電鏡內的冷臺(溫度可至-185℃)即可進行觀察。其中,快速冷凍技術可使水在低溫狀態(tài)下呈玻璃態(tài),減少冰晶的產(chǎn)生,從而不影響樣品本身結構,冷凍傳輸系統(tǒng)保證在低溫狀態(tài)下對樣品進行電鏡觀察。冷凍電鏡技術能夠從分子層面進行詳細的研究,解析基于結構的藥物研發(fā)的分子基礎。

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冷凍電鏡技術助力快速、高效的新藥研發(fā):分子生物學興起后,基于靶點的藥物發(fā)現(xiàn)逐漸成為主流新藥研發(fā)模式。通常通過結構生物學方法獲得靶點及靶點-受體相互作用的結合位點。將靶點結構和結合位點作為模型進行虛擬篩選,并通過高通量的方法獲得可能結合的潛在分子,并進一步通過結構生物學方法直接解析靶點-潛在分子的高分辨率結構,進行潛在分子的確認。冷凍電鏡“分辨率改變”使其成為獲得優(yōu)于3?結構的常規(guī)技術。高分辨率的結構能夠清晰地描繪靶點與潛在分子相互作用的信息,包括結合表位、配體手性等,為潛在化合物的結構改造提供了指導。新的疾病或者突發(fā)流行病需要進行從頭藥物設計研究,這些應對性的藥物研發(fā)需要有大量基礎研究的積累。冷凍電鏡技術既完美契合了結構生物學的基礎研究,又能夠助力加速基于結構的藥物研發(fā)。冷凍電鏡技術之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點:可研究細胞內的膜性結構及內含物結構。宜昌生物冷凍透射電子顯微鏡技術特點

冷凍電子顯微技術主要包括單顆粒冷凍電鏡技術和冷凍電子斷層掃描技術。福州Cryo-TEM技術服務

冷凍電鏡技術揭示生物分子細節(jié):科學家在透射電子顯微鏡之上發(fā)明了冷凍電鏡,實現(xiàn)了生物分子“近原子級”的分辨率,讓人類終于可以一窺究竟生物分子是如何執(zhí)行其功能。在過去幾年里,冷凍電子顯微鏡技術逐漸成為結構生物學的重要研究工具。冷凍電鏡技術的基本原理是將生物大分子溶液置于電鏡載網(wǎng)上形成一層非常薄的水膜,然后利用快速冷凍技術將其瞬間冷凍至液氮溫度下。冷凍速度非??欤灾劣谒o法形成晶體,而是形成一層玻璃態(tài)的冰。生物大分子就被固定在這層薄冰里。將這樣的冷凍樣品保持低溫放置在透射電子顯微鏡下觀察,從而獲得生物大分子的結構,被稱為冷凍電鏡技術。福州Cryo-TEM技術服務

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