Революционный новый микроскоп может раскрыть скрытую машинерию жизни

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали революционный микроскоп с чрезвычайно мощным лазером — лазерной фазовой пластиной — для криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ). Технология взаимодействует с электронным пучком, изменяет его фазу и резко повышает контраст изображения, позволяя различать малые белки и клеточные структуры, которые обычные электронные микроскопы плохо фиксируют.

Крио-ЭМ произвела революцию в изучении структур белков и ускорила поиск лекарств, но ограничена размером молекул: большинство белков человека слишком малы. Обычная крио-ЭМ плохо видит белки меньше примерно 70 кДа, а они составляют около 90% протеома человека. Новая пластина позволила получать изображения белков размером до 50 кДа, а в перспективе — до 17 кДа, то есть размера миоглобина. В тестах на шести образцах, включая альдолазу и гемоглобин, лазер повышал разрешение, особенно для сложных малых образцов. Принцип восходит к фазово-контрастной микроскопии Зернике, отмеченной Нобелевской премией в 1953 году, а крио-ЭМ получила Нобелевскую премию по химии в 2017 году.

Ожидается, что технология особенно поможет криоэлектронной томографии (крио-ЭТ), позволяя видеть, как белки расположены и взаимодействуют в естественной клеточной среде. Мюллер называет созданный в Беркли микроскоп Theia «микроскопом Формулы-1», а Biohub строит родственный микроскоп с двумя лазерами для снижения перегрева и оптических искажений. В дальнейшем команда надеется повысить контраст за счёт сфокусированного электронного пучка и расширить долю изучаемых белков, что может дать беспрецедентный взгляд на молекулярные машины внутри клеток и изменить понимание болезней.