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低溫電子顯微鏡（cryo-EM）雖然是結構生物學研究中的重要工具，但其潛力還未充分發(fā)揮出來。近期的技術進步大大提高了cryo-EM的分辨率，正在重振這一領域。

在單粒子cryo-EM實驗中，大分子集合體被冷凍在一層薄薄的冰中，并用電子顯微鏡成像。單個集合體的數千至數百萬幅圖像必須經過計算機比對和合并，以獲得一個三維結構。

與X射線晶體衍射相比，cryo-EM的一個明顯優(yōu)勢就是不需要結晶，這大大拓寬了其研究領域，使生物大分子及其復合物的構象研究成為可能。運用這種方法，一些生物樣品如病毒和大腸桿菌70S核糖體的三維重構圖已經得到，但分辨率不是很高。

盡管人們早已認識到，cryo-EM有潛力達到原子級別的分辨率，但目前仍存在一些技術限制。它們包括難以產生足夠量的樣品，結構異質性，輻射損傷，電子束誘導的樣品移動以及相機效率低。

不久之前，cryo-EM的用戶只有兩種選擇來捕獲電子顯微鏡的圖像：低效的數字CCD照相機或不方便的照相膠卷。而直接檢測電子的新型照相機實現了更快速、更的圖像采集，解決了上述的一些限制。這些照相機記錄了樣品暴露于電子束過程中的一段視頻，可通過幀同步進行校正。

2013年發(fā)表的兩篇文章使用了這一策略。美國加州大學舊金山分校的研究人員利用一種新開發(fā)的單電子計數探測器，證實了電子束誘導的移動會大幅降低分辨率，并且，他們發(fā)現，快速讀取與幾乎無噪音的電子計數的組合使圖像模糊得以校正，將圖像信息恢復到高分辨率。這種方法大大提高了cryo-EM的圖像質量和數據采集效率，實現了接近原子的分辨率。

英國醫(yī)學研究委員會的研究人員也評估了新一代的直接電子探測器在cryo-EM結構測定上的潛力。利用一種新開發(fā)的statistical movie processing方法來補償電子束誘導的移動，他們發(fā)現核糖體結構可達到接近原子的分辨率，而粒子比之前少了兩個數量級。

結合快速改進的樣品制備方法、繁重任務的自動化以及數據分析的新算法，單粒子低溫電子顯微鏡有望為大分子集合體帶來新的見解，而這正是結構鑒定上挑戰(zhàn)性的一面。

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