深入了解生物大分子的新路径

碳水化合物，脂肪，蛋白质和核酸都是大分子，它们存在于我们的细胞中，对生命至关重要。了解这些大分子如何工作的关键在于了解有关其结构的详细信息。该团队使用了金纳米颗粒作为生物分子的替代品，测量了1000万个衍射图样，并使用它们生成了史上最高分辨率的3D图像。金粒子比生物样品散射的X射线要多得多，因此可以成为良好的测试样品。他们能够提供更多的数据，这对于随后可用于生物分子的微调方法很有用。

“用于获得生物分子高分辨率图像的技术包括X射线晶体学，这要求将生物分子结晶，这不是一个容易的过程，或者是用于冷冻分子的冷冻电子显微镜，” Ayyer说。X射线自由电子激光的出现打开了单粒子成像（SPI）的大门，该技术有可能在室温下提供生物分子高分辨率图像，而又不需要结晶。这意味着可以研究更接近其原始状态的生物分子，例如，可以更好地了解它们在我们体内的结构和功能。

“但是，SPI仍然存在两个障碍：收集足够的高质量衍射花样并正确分类生物分子的结构变异性。我们的工作表明，这两个障碍都是可以克服的。”他补充道。“即使在最好的情况下，以前的SPI实验也只能产生约数万个衍射图像。但是，要获得与结构生物学相关的分辨率，研究人员需要10到100倍以上的的衍射图。” Ayyer解释说。由于欧洲XFEL的独特能力，即每秒大量的X射线激光脉冲（也称为重复频率）和高的脉冲能量，我们团队能够在一个5天的实验内收集1000万个衍射图样。同时他提到 “这么多的数据是前所未有的，我们相信我们的实验为该领域的未来设定了范本。”

为了克服生物分子结构变异的障碍，即处理每个彼此之间略有不同的粒子的快照，研究小组使用了他们开发的一种特殊算法。衍射图样是由类似于快速X射线照相机的二维探测器收集的。然后，一种算法对数据进行排序，让研究人员能够重建生物分子的图像。“我们使用了自适应增益积分像素探测器（AGIPD）的功能，该功能使我们能够以很高的速率捕获图像。然后，我们使用定制的算法收集并分析了数据，以获得有史以来分辨率最高的图像。”  Ayyer说。

SPB / SFX研究小组的首席科学家Adrian Mancuso说：“这项研究真正利用了我们设备的高重复频率，快速成帧的探测器以及有效的样品传输的独特性能。这表明，将来欧洲XFEL在探索未结晶的室温生物分子的'视觉'极限方面处于有利地位。”

参考信息：https://www.xfel.eu/news_and_events/news/index_eng.html?openDirectAnchor=1848&two_columns=0

点击阅读更多，了解原文“3D diffractive imaging of nanoparticle ensembles using an x-ray laser”详情。

免责申明

此篇公众号文章内容（含图片）均来源于网络。文章版权及观点归原作者所有，北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。

若您认为本文存在侵权之处，请联系我们，我们会在第一时间处理。如有任何疑问，欢迎您随时与我们联系。