一种新技术让蛋白质结构图像更清晰

本文介绍了冷冻电镜（cryo-EM）领域一项突破性硬件进展——激光相位板（LPP）技术的实现。过去15年，结构生物学家一直在探讨能否通过LPP提升蛋白结构解析分辨率；该技术原理是：用高强度激光精准调控未被蛋白质散射的‘背景’电子波相位，从而增强与散射电子之间的相位对比度，显著改善图像质量。2010年，加州大学伯克利分校的罗伯特·格莱泽与霍尔格·米勒提出构想；2019年发布初步原型；此后由加州红木城生物科技组织Biohub持续资助推进。研发中面临巨大挑战：需产生全球最强连续激光聚焦光斑，而当时尚无现成激光器。团队通过超精密陶瓷玻璃反射镜，将激光来回反射数千次实现强度放大——镜面粗糙度小于氢原子直径，且能耐受高能激光长期照射。今年6月，《科学》杂志与bioRxiv预印本平台同步发表两项成功LPP设计，首次在实验中清晰解析小蛋白结构。Biohub成像科学创始主任大卫·阿加德评价其为‘数十年来冷冻电镜硬件最激动人心的新突破’。