PNAS刊发海洋试点国家实验室冷冻电镜分辨率提高的新技术与新方法

近日，国际著名综合类科学期刊PNAS（美国科学院院刊）在线发表了题为“Annealing synchronizes the 70S ribosome into a minimum-energy conformation（退火同步化70S核糖体至其能量最低态）”的最新研究成果，海洋试点国家实验室海洋生物与生物技术功能实验室成员沈庆涛教授为该研究的独立通讯作者。

伴随着电子显微镜设备的日趋完善，直接检测电子相机的广泛使用以及新型重构算法的接连出现，生物大分子的高分辨率结构解析已经不再受限于冷冻电镜硬件与重构算法，愈发取决于生物大分子自身的性质与状态。

沈庆涛研究团队引入了物理学中“退火”的概念，对研究对象“70S核糖体”采取先加热后降温的处理，利用冷冻电镜的高分辨率解析能力，通过精细化比较退火前/后70S核糖体的构象变化，结果发现：退火促使70S核糖体从介于nonrotated与fully rotated的中间态变为nonrotated状态，核糖体构象趋于同步化；同步化的核糖体处于全局自由能最低状态；退火使得70S核糖体的解析分辨率得到大幅度提高（从5.2 Å提高到3.7 Å）。该研究成果首次提出并证明了退火对于冷冻电镜分辨率的提高具有非常高的普适性，也为冷冻电镜高分辨结构解析提供新的研究方向。

退火提高分辨率的模型

该论文的冷冻电镜数据收集工作全部由海洋试点国家实验室分子生物平台海洋生物冷冻电镜中心完成，数据分析工作也得到了海洋生物冷冻电镜中心的全力支持。该论文的发表标志着海洋生物冷冻电镜中心已具备支撑产出一流科研成果的能力。

作为山东省内首个冷冻电镜中心，以及首个聚焦海洋生命科学的冷冻电镜中心，该中心前瞻性的科研设施布局和技术团队的专业服务为论文的顺利完成保驾护航。目前，该中心已全面开展对外开放共享，为用户提供样品制备与观测、数据收集及解析等服务（机时申请链接http://www.qnlm.ac/page?a=14&b=3&c=275&p=detail）。

该论文由上海科技大学、海洋试点国家实验室和复旦大学等单位的相关学者合作完成，研究工作得到了科技部重点研发计划（2017，2018，2021）和国家自然科学基金面上项目（2019）等项目的资助。