冷凍電鏡發展過程

冷凍電鏡發展過程

冷凍電子顯微鏡技術（cryo-electron microscopy）是在20世紀70年代提出的，早在20世紀70年代科學家們就利用冷凍電鏡研究病毒分子的結構，首次提出了冷凍電鏡技術的原理、方法以及流程的概念。到了20世紀90年代，隨著冷凍傳輸裝置、場發射電子槍以及CDD成像裝置的出現，冷凍電鏡單顆粒技術出現。21世紀初，冷凍電鏡技術進一步發展，利用三維重構技術獲得了二十面體病毒的三維結構，但此時冷凍電鏡的分辨率水平依然沒有得到突破，這限制了冷凍電鏡在生物大分子領域的應用，雖然冷凍電鏡和X射線晶體學、核磁共振被稱作結構生物學研究的三大利器，但不得不承認冷凍電鏡是三者當中最弱的一種技術手段，在現在已解析的一千多種膜蛋白結構當中，90%以上都采用的是X射線晶體學方法，核磁共振在小分子量的蛋白結構解析中也發揮了重要的作用，而冷凍電鏡在蛋白結構解析當中所起的作用微乎其微。

然而2013年12月5日，美國加州大學舊金山分校副教授程亦凡與同事David Julius兩個實驗室合作，采用單電子計數探測器，以近原子分辨率（3.4埃），確定了在疼痛和熱知覺中起中心作用的一種膜蛋白TRPV1的結構，這一振奮人心的成果讓研究人員們開始重新審視冷凍電鏡在結構生物學研究中的所能發揮的作用。畢竟和X射線晶體學方法相比，它所需的樣品量很少，也無需生成晶體，這對于一些難結晶的蛋白質的研究帶來了新的希望。蛋白質TRPV1結構的確定標志著冷凍電鏡正式跨入“原子分辨率”時代。