冷凍電鏡技術(shù)可解析近天然狀態(tài)下生物大分子的高分辨率結(jié)構(gòu)，從而推動分子生命科學(xué)研究和生物醫(yī)藥開發(fā)的進(jìn)展。雖然這一技術(shù)已取得較多成果，但存在樣品電子輻照損傷技術(shù)瓶頸。超快電鏡技術(shù)是近年發(fā)展起來的新型電子照明成像技術(shù)，為解決樣品電子輻照損傷問題提供了新機(jī)遇。利用超快脈沖光束驅(qū)動的電子脈沖進(jìn)行成像、將超快電鏡技術(shù)與冷凍電鏡技術(shù)結(jié)合起來形成的超快冷凍電鏡技術(shù)，有望在生物大分子復(fù)合體的結(jié)構(gòu)動態(tài)研究中發(fā)揮作用。
近日，中國科學(xué)院生物物理研究所孫飛研究組聯(lián)合物理研究所李建奇研究組，探討了類生物有機(jī)樣品飽和脂肪烴C44H90晶體在不同成像模式（常規(guī)連續(xù)電子束和超快脈沖電子束）、溫度、電子劑量率、波包電子數(shù)和脈沖重復(fù)率下的電子輻照損傷效應(yīng)，明確了脈沖式電子成像模式對有機(jī)樣品的電子輻照損傷與連續(xù)式電子成像模式相同，揭示了電子束對樣品輻照損傷背后的物理機(jī)制。
該團(tuán)隊(duì)依托新建成的設(shè)備平臺，研究了脈沖式電子成像對生物有機(jī)樣品的電子輻照損傷效應(yīng)，解析出飽和脂肪烴樣品在不同成像模式和成像條件下完整的衍射強(qiáng)度衰減曲線和臨界電子劑量值。團(tuán)隊(duì)通過對不同實(shí)驗(yàn)條件的縱向（如不同溫度）與橫向（如脈沖和連續(xù)模式）對比分析發(fā)現(xiàn)，樣品電子輻照損傷與電子劑量率之間無相關(guān)性、降低溫度可緩解樣品電子輻照損傷、脈沖成像模式對樣品電子輻照損傷與連續(xù)成像模式相同。
研究表明，時間調(diào)制的脈沖電子束無法緩解樣品受到的電子輻照損傷，超快脈沖式電子成像不適合發(fā)展為解決冷凍電鏡技術(shù)中樣品輻照損傷問題的有效手段。這為理解電子束下的樣品輻照損傷提供了新的見解和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為闡明輻照損傷的基本原理提供了指導(dǎo)。
上述成果為北京懷柔科學(xué)城“多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施”中新一代生物cryo-UEM系統(tǒng)的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。
7月2日，相關(guān)研究成果發(fā)表在The Innovation Life上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。
論文鏈接
飽和脂肪烴C44H90晶體的電子輻照損傷探測示意圖
本文鏈接：脈沖式電子成像對生物有機(jī)樣品的電子輻照損傷效應(yīng)獲揭示http://www.sq15.cn/show-12-1428-0.html
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