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贝勒医学院，劳伦斯伯克利国家实验室，麻省理工学院和普渡大学的科学家们已经完成了前所未有的近原子分辨率的P22病毒化学结构模型。该研究发表在“ 美国国家科学院院刊”上。近30年来，Baylor的杰出服务教授和Alvin Romansky生物化学与分子生物学教授及该论文的高级作者Wah Chiu博士的实验室一直在应用电子低温显微镜和计算机重建技术来确定三维结构。生物纳米机器，如P22病毒。这种病毒是一种感染细菌的噬菌体，在这种情况下是沙门氏菌，并且已经通过遗传学，生物化学和生物物理学进行了广泛的研究。然而，其精确的化学结构仍未得到解决。
“2011年，我们发表了一种P22病毒的结构，使我们能够确定地追踪大部分蛋白质骨架，但我们无法想象出细节，例如个体，小侧链，”共同第一作者说。 Corey Hryc，Chiu实验室的研究生。“从那以后，显微镜技术得到了改进;我们有了新的探测器，可以让我们记录更好和更高对比度的图像，以提高我们数据的分辨率。此外，我们有新的处理算法，可以让我们增加解决结构的能力。“
精密低温电子显微镜的新时代
“这项工作的新颖之处在于，我们用电子低温显微镜拍摄了超过20,000个P22病毒的二维个体图像，并使用计算协议将它们组合在一起，制作出具有前所未有细节的三维地图，”Chiu说。“相比之下，我们对病毒拍摄的二维图像就像在不同的地方随机拍摄数千张头部照片，然后使用计算机将照片放在三维空间中。”赫瑞克说。“通过这种方式，我们可能会创建一个头部的三维模型，如果照片是X射线图像，我们也可以看到内部。”
对P22病毒高分辨率图谱的分析使研究人员能够非常详细地了解病毒中蛋白质的所有构建模块，氨基酸，包括它们的侧链以及它们如何与邻近的氨基酸相互作用。
“我们现在通过这种方法获得的生物结构的细节详细信息为我们提供了比以前更多的生物化学信息，”Hryc说。“我觉得这很令人兴奋。”“由于这种精致的结构细节，我们已经确定了P22病毒的蛋白质化学，”Chiu说。“我认为重要的是我们提供详细的结构注释，以便其他研究人员可以将其用于未来的实验。”
“如果没有注释，你会认为地图中的所有内容在建模方面都基本相同，但事实并非如此，”Hryc说。“其中一些氨基酸比其他氨基酸更清晰可见，尤其是病毒不同成分之间的相互作用。”“Hryc已经为精密低温电子显微镜设定了标准，”Chiu说。
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