丘成桐数学中心联合研究成果入选《自然·通讯》最受欢迎物理学论文Top25榜单

科技日报记者 都芃

近日，知名学术期刊《自然·通讯》发布该刊2023年度最受欢迎的物理学论文Top25榜单。清华大学丘成桐数学中心助理教授包承龙、北京生物结构前沿中心青年学者胡名旭、清华大学丘成桐数学中心教授史作强联合团队关于冷冻电镜最终颗粒集（final stack）中少数颗粒可以产生更优振幅的研究成果入选。

冷冻电子显微镜是一种确定生物大分子的近原子分辨率结构的重要方法。由于冷冻电子显微镜的研究对象蛋白质样本对辐射敏感，所以研究者必须在改善信噪比和限制辐射损伤之间权衡。这一限制导致研究人员无法从单个生物大分子图像中获取原子级分辨率的三维结构。因此，通过平均多个相同生物大分子的图像数据来增加信噪比，成为唯一可行方法。

诺贝尔化学奖得主理查德·亨德森（Richard Henderson）曾估计，即使对于分子量只有40kDa（千道尔顿）的生物大分子，也可以通过平均大约12000个单颗粒图像，来确定接近3埃分辨率的结构。因此，冷冻电镜研究领域长期面临一个共同问题，即在满足特定分辨率条件下，实验中能否接近最少单颗粒图像数的理论极限。

为了解决这一问题，研究团队开发了一种名为“CryoSieve”的新的颗粒迭代筛选方法。最终，该方法实验表明，目前大部分数据集最终颗粒集中的大多数颗粒是不必要的，只需要20.1%至32.8%的颗粒就能重构出高分辨率的三维结构，成为冷冻电镜研究领域的重要技术突破。

此项研究由清华大学丘成桐数学科学中心、北京雁栖湖应用数学研究院、清华大学膜生物学重点实验室、北京生物结构前沿中心、深圳医学科学研究院、清华大学生命科学院、清华大学蛋白质科学重点实验室等单位合作完成。论文第一作者为丘成桐数学科学中心博士生祝健颖，共同第一作者为清华大学生命科学院博士生张起。