2013年Nogales的團隊拼接了調(diào)控DNA轉錄成RNA的復合體的結構。他們發(fā)現(xiàn)，復合體的一個臂上懸掛著緊繞DNA鏈的10納米結構，這段結構可能影響基因轉錄。Nogales表示，這個結構很漂亮，它可以幫助我們分析這個分子起作用的機制。
小而漂亮
現(xiàn)在低溫電鏡迅猛發(fā)展，專家們正在尋找更大的挑戰(zhàn)作為下一個解析目標。對很多人來說，最想解析的是夾在細胞膜內(nèi)的蛋白。這些蛋白是細胞信號通路中的關鍵分子，也是比較熱門的藥物靶標。這些蛋白很難結晶，而低溫電子顯微鏡不大可能對單個蛋白進行成像，這是因為很難從背景噪音中提取這些信號。
這些困難都無法阻擋加利福利亞大學（University of California）的生物物理學家程亦凡。他計劃解析一種細小的膜蛋白TRPV1。TRPV1是檢測辣椒中引起灼燒感的物質的受體，并與其它痛感蛋白緊密相關。加利福利亞大學病理學家David Julius等人之前嘗試結晶TRPV1，結果失敗。用低溫電子顯微鏡解析TRPV1項目，一開始進展緩慢。但2013年底，技術進步使得這一項目有了重大突破，他們獲得了分辨率為0.34納米的TRPV1蛋白的結構。該成果的發(fā)表對于領域來說，無異于驚雷。因為這證實了低溫電子顯微鏡能夠解析小的、重要的分子?！爱斘铱吹絋RPV1的結構時，我激動得一晚上睡不著覺?！盧ubinstein說道。
研究者們可能面臨更多這樣無眠的夜晚。Agard表示，會有更多膜蛋白相繼被解析出來。
上個月由Scheres和清華大學的結構生物學家施一公合作發(fā)表的一篇文章就成功解析了一個膜蛋白。他們建立了γ-分泌酶的模型，γ-分泌酶負責合成與阿茲海默癥相關的β-淀粉斑。0.34納米分辨率的圖譜顯示，比較少見的遺傳性阿爾茨海默病的γ-分泌酶突變后會在圖譜上呈現(xiàn)兩個“熱點”（突變或者重組頻率顯著增加的位點），并且這種突變最終會合成有毒性的β-淀粉斑。γ-分泌酶的結構圖幫助研究者發(fā)現(xiàn)為什么以往的抑制劑會無效，從而促進新藥的研發(fā)。程亦凡表示，γ-分泌酶的結構非常驚人。
類似的成功吸引了制藥公司的注意。他們希望借助低溫電子顯微鏡去解析那些無法結晶的蛋白，從而更好地研發(fā)藥物。Scheres如今和輝瑞公司合作，攻克離子通道。離子通道包含很多膜蛋白，例如痛感受分子和神經(jīng)遞質受體?！拔?guī)缀醣幻恳粋€人聯(lián)系過?！盢ogales這樣說道。
盡管低溫電子顯微鏡發(fā)展迅速，很多研究者認為，它仍有巨大提升空間。他們希望能制造出更靈敏的電子探測器，以及更好地制備蛋白樣本的方法。這樣的話，就能夠對更小的、更動態(tài)的分子進行成像，并且分辨率更高。5月，有研究者發(fā)表了一篇細菌蛋白的結構，分辨率達到了0.22納米。這也顯示了低溫顯微鏡的潛力。
與任何熱門領域一樣，低溫電子顯微鏡的發(fā)展也有煩惱。一些專家擔心研究者們盲目追求該儀器會誘發(fā)一些問題。2013年HIV表面蛋白的結構圖遭到了科學家們的質疑，他們認為用于建模的圖片很多都是白噪聲。此后，其他團隊得到的X射線晶體衍射和低溫電子顯微鏡模型也對原模型提出了質疑。但這些研究者們堅持相信自己的結果。今年6月，在高登研究會議（Gordon Research Conference ）上，研究者們希望低溫電子顯微鏡的結構圖要有嚴格的質量控制。并且雜志要求作者們提供詳細的建模方法。
