Science技术新突破 精确观测病毒内部

　　

生物通报道  自从显微镜被发现以来，科学家们一直致力于改进这一技术用于显示更小的细胞结构以深入了解人类细胞、细菌和病毒的内部机制。如今来自国立卫生研究员（NIH）下属关节炎、肌肉骨骼肌皮肤疾病国家研究院（NIAMS）的研究人员开发了一种新技术可清楚观察到病毒内的结构。他们在最新一期（1月13日）的《科学》（Science）杂志上报道了这一成果。

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低温电子显微镜(cryo-EM)技术是一种可帮助科学家们对诸如病毒表面结构一类的极微小颗粒进行成像的先进技术。尽管研究人员曾利用这一技术成功地了解了疫苗的作用机制，然而这一借助辐射的方法还无法实现对病毒内部结构的清晰成像。“由于辐射的剂量较低，所以我们无法看到生物体的内部，”文章的领衔作者、NIAMS结构生物学研究实验室的Alasdair Steven博士说：“然而高剂量的辐射会对病毒造成损伤，破坏掉我们想要观察的结构。”

通过与马里兰大学医学院Lindsay Black博士的研究小组合作，Steven和他的研究小组成功地攻克了辐射损伤这一难题。病毒作为最简单的一种生命体，主要成分包括核酸（DNA或RNA）以及核酸模板编码的蛋白质。研究人员意识到相比于DNA，病毒中的蛋白质对辐射损伤更为敏感，由此开发了一种差异性成像的新程序。

Steven 说：“我们首先采用低剂量辐射，拍摄下病毒中看不见的内部结构的位置图像。随后再采用高剂量辐射，便看到了像气泡缸样的内部结构。”尽管这一内部结构遭到了破坏，研究小组利用三维计算机技术对图像进行了叠加处理，从而清楚地看到了病毒的结构。研究人员将这一技术命名为“bubblegram成像”技术。

展望未来，研究小组预期这一“bubblegram成像”技术将获得广泛的应用。理念上，这一技术将帮助科学家们更好地了解病毒的内部机制，为开发出新型的治疗策略提供更多的机遇。除了研究病毒结构，cryo-EM还可以用于显示人类细胞中蛋白质与DNA的互作。其中利用这一技术来显示癌细胞与非癌性细胞之间的差异被认为具有令人兴奋的开发利用前景。“这种新型的cryo-EM程序使得从前无法看到的蛋白质能够被看到，因此将帮助我们获得对细胞生物学的新理解，”Steven说。

生物通推荐原文摘要：

Bubblegrams Reveal the Inner Body of Bacteriophage ϕKZ

Dense packing of macromolecules in cellular compartments and higher-order assemblies makes it difficult to pick out even quite large components in electron micrographs, despite nominally high resolution. Immunogold labeling and histochemical procedures offer ways to map certain components but are limited in their applicability. Here, we present a differential mapping procedure, based on the physical principle of protein’s greater sensitivity to radiation damage compared with that of nucleic acid.