高分辨冷凍電鏡三維重構(gòu)埃瓦爾德球效應(yīng)的研究.pdf

1、高分辨冷凍電子顯微成像技術(shù)是現(xiàn)今結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中最具活力的主流實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一,研究從納米量級(jí)的蛋白質(zhì)到微米量級(jí)的大分子復(fù)合物或超分子復(fù)合物的一系列目標(biāo),并具有接近原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)獲取能力,可以有效彌補(bǔ)生物大分子X(jué)射線衍射技術(shù)需要高質(zhì)量晶體和核磁共振(NMR)技術(shù)對(duì)解析目標(biāo)有分子量大小限制等不足,因此被廣大生物醫(yī)學(xué)研究人員寄予厚望。然而,由于冷凍電子顯微鏡單顆粒技術(shù)內(nèi)在的原因,如采用低劑量電子成像,并且樣品被包埋在非晶態(tài)的冰中,使得最終

2、成像反差不強(qiáng),信噪比不高。因此我們應(yīng)當(dāng)在繼承原有方法的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造性地引入引入新方法以克服困難。
　　 高分辨冷凍電電子顯微成像技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于病毒結(jié)構(gòu)（二十面體）解析,但是,它存在兩個(gè)關(guān)鍵性障礙:對(duì)于高分辯三維重構(gòu)的超大運(yùn)算量和由于電鏡自身成像原理而產(chǎn)生的埃瓦爾德球彎曲效應(yīng)對(duì)高分辨率成像的限制,都影響了電鏡的應(yīng)用。特別是后者,由于電子波長(zhǎng)及物鏡的球差系數(shù)決定了電鏡可得到的理論分辨率,當(dāng)樣品的厚度超出電鏡的景深時(shí),對(duì)應(yīng)于入射光

3、的對(duì)稱散射光將不再滿足弗里德爾對(duì)定律,即,在相應(yīng)分辨率上的傅立葉系數(shù)的振幅和相位都不再滿足于復(fù)數(shù)共軛關(guān)系。此時(shí),從圖像中得到的傅立葉系數(shù)將會(huì)是相應(yīng)三維結(jié)構(gòu)因子的線性組合,而不再遵守傳統(tǒng)意義上的弗里德爾相關(guān)關(guān)系。為了得到真實(shí)的結(jié)構(gòu)因子,必須從實(shí)際拍攝的圖像中將對(duì)應(yīng)于三維結(jié)構(gòu)的傅立葉系數(shù)恢復(fù)出來(lái)。自然而然地,需要對(duì)現(xiàn)有的成像方法作一定的改進(jìn)。
　　 在周正洪教授的指導(dǎo)下,我們通過(guò)比較現(xiàn)有的多種已發(fā)表方法,結(jié)合自身電鏡拍攝實(shí)踐,考慮到