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“冷冻电镜解析小鼠嗅觉蛋白三元复合物结构”获选2023年中国十大科技进展新闻
发布日期:2024 . 01 . 22
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2024年1月11日,中国科学院院士和中国工程院院士投票评选2023年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻。生命科学领域,应用冷冻电镜解析的小鼠TAAR9受体在4种不同配体结合条件下与Gs/Golf(嗅觉特异性Gα)蛋白三聚体复合物的结构的工作获得院士们的一致认可。

科学家阐明嗅觉感知分子机制:

大多数动物(包括人类)均拥有一套主嗅觉系统来识别挥发性的气味分子。大量的嗅觉受体通过“组合编码”的气味识别方式,帮助动物识别数以万亿计的气味分子。嗅觉受体可以分为三个家族,第I类是气味受体(OR)家族,第II类是痕量胺相关受体(TAAR)家族,OR和TAAR都属于A类G蛋白偶联受体(GPCR)家族,第III类是非GPCR嗅觉受体。

山东大学孙金鹏教授团队和上海交通大学医学院李乾研究员团队合作,应用冷冻电镜技术解析了TAAR家族成员之一的小鼠TAAR9(mTAAR9)受体在4种不同配体结合条件下与Gs/Golf(嗅觉特异性Gα)蛋白三聚体复合物的结构,进一步结合药理学分析揭示了mTAAR9感知配体后被激活的分子机制。同时,该研究也提出了嗅觉受体“组合编码”识别配体的结构机制,阐明了II类嗅觉受体独特的激活方式。

该研究阐释了II类特异嗅觉受体感知气味的分子机制,为嗅觉受体家族识别配体奠定了理论基础,对开发靶向嗅觉受体的新药也有重要意义。相关研究成果5月24日发表于《自然》。

该项工作是唯一一条生命科学及生物医药相关领域入选的科技新闻,其科研成果被该领域专家评价为嗅觉受体的结构、配体识别、药理和激活机制领域的奠基之作,对开发靶向嗅觉受体的新药也有重要参考价值。此外,由于嗅觉受体在许多非嗅觉系统甚至非神经组织中表达,该项研究也有助于探索对嗅觉受体在其它系统的功能。

该篇科技新闻的入选,证明了国家在生命科学与生物医药领域的重视,也展现了蛋白质结构在生命科学及生物医药领域研究中的重要性。蛋白质是生物体中重要的功能分子,其结构决定了其功能和相互作用方式。了解蛋白质的结构对于揭示其生物学功能、疾病机制以及药物研发具有关键意义。而2013年冷冻电镜为结构解析领域带来了革命性的突破,解决了传统X射线、传统晶体学长期无法解决的许多重要大型复合体及膜蛋白的原子分辨率结构,成为科研界的热点研究方向。

01. 什么是冷冻电镜技术

冷冻电镜单颗粒技术利用电子散射机制,通过低温冷冻而大大降低了高能电子束对分子结构的损伤,而后通过将散射信号转换为数以万计的单颗粒图像并依此进行三维结构重构。近年来,冷冻电镜的技术手段被不断提升,能够确定的分辨率也越来越高,实现了生物大分子的近原子级分辨率。冷冻电镜单颗粒法已经成为了解析各种蛋白分子结构的常规手段,与X射线晶体衍射共同构成了高分辨率结构生物学的基础。

02. 青云瑞晶冷冻电镜平台

青云瑞晶拥有样品初筛所需的快速冷冻机器人Vitrobot和200KV冷冻透射电镜,可以迅速对客户的需求进行评估并反馈。同时我司与国内外多家知名机构深度合作,可提供充足的300KV冷冻电镜商业机时。

  • 技术优势
    样品无需结晶;
    接近天然的水合状态下解析;
    样品消耗量极少(1-2mg);
    适用于分子量大的蛋白,如膜蛋白、大型蛋白复合物。
  • 服务优势
    专业团队:具有多学科专业知识的冷冻电镜专家团队;
    快速交付:1-2个月完成项目,快速提供优质服务;
    性价比高:成本低,不同价格配套服务。
03. 案例分享——G蛋白偶联受体 (GPCR) - GCGR
  • Glucagon-GCGR-Gs-Nb35
    Glucagon-GCGR-Gs-Nb35 分辨率:3.7Å
  • Glucagon-GCGR-Gi1-Scfv16
    Glucagon-GCGR-Gi1-Scfv16 分辨率:3.9Å
04. 结构解析其他技术手段
  • X射线衍射

    X射线衍射是测定晶体结构的传统手段,通常可以解析尺寸大于10µm的晶体。
    除自拥有XRD设备外,青云瑞晶与多家同步辐射、液态金属靶X射线衍射仪的机构合作,为客户提供及时的商业化测试服务。

  • MicroED--微晶电子衍射

    MicroED是基于冷冻电镜发展出的前沿技术,其原理与X射线衍射类似,不同的是MicroED的入射光束为高能电子,与晶体作用更强。MicroED可解析纳米级别的晶体,减小对晶体纯度和尺寸的要求,大大缩短解析过程。
    作为国内首家商业化的MicroED技术服务商,青云瑞晶拥有丰富的经验和强大的技术背景,为客户提供高质量服务。

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