电子衍射拍下微小晶体高清照学术资讯

利用电子连续衍射技术，研究人员能够以高分辨率确定蛋白质结构。

蛋白质是生命的基石，了解其结构，对于生物学功能研究至关重要。然而，蛋白质的尺寸非常小，并且极其脆弱，因此其结构很难确定。虽然用大剂量的高能X射线辐射可以获取足够分辨率的蛋白质数据，但它也会对蛋白质造成不可逆的损伤。《自然通讯》杂志报道，德国马克斯普朗克研究所物质结构与动力学中心（MPSD）和电子同步加速器研究所（DESY）的研究人员开发了一种便捷、经济的创新性技术，绕过了“蛋白质损伤”的陷阱。

几十年来，物理学、生物学和生物化学等诸多领域的研究人员都希望能解决辐射损伤难题。例如，新欧洲X射线自由电子激光器（EuXFEL）借助极短的强烈X射线，可以在破坏蛋白质之前拍摄下高分辨率图像。然而，产生高能X射线束需要使用大型、昂贵的粒子加速器。汉堡结构系统生物学中心（CSSB）采用更温和、更简便的电子束替代X射线，取得了不错的效果。

MPSD和DESY的研究人员在自由电子激光科学中心（CFEL）通过合作，巧妙地将电子束技术与大数据计算，以及高速照相机技术相结合，利用相对容易获取的纳米晶体，获得了高分辨率的蛋白质结构。研究人员称新方法为连续电子衍射技术，这是一种基于X射线晶体学领域成果的新技术，能够从成千上万的晶体中依次获取和处理衍射图谱。

实验过程中，研究人员只需简单地将纳米晶体分布在薄碳膜上，然后将其插入透射电子显微镜中。使用连续电子衍射技术不仅规避了大型蛋白质晶体的培育，还有助于节省稀有的样品——电子束在每个晶体上短暂停留时，不再只拍摄一张照片，而是用高速摄像机记录下“短片”。接着，研究人员从数千次重复记录中提取足够的信息重建数据。而在几小时后，利用DESY开发的专用软件，大量数据被转换成了高分辨率的蛋白质结构。

除用于蛋白质等生物分子的分析外，新技术也适用于钙钛矿和金属有机骨架类新型功能材料的结构表征。研究人员认为，连续电子衍射技术对设备要求低、实用性广、便捷易用，有望向全世界的实验室推广。

科界原创

编译：雷鑫宇

审稿：阿淼

责编：唐林芳

期刊来源：《自然通讯》

期刊编号：2041-1723

原文链接：

https://phys.org/news/2020-02-tiny-crystals-electron-diffraction.html