Introduction to high-resolution cryo-electron microscopy
- PMID: 28132494
Introduction to high-resolution cryo-electron microscopy
Abstract
For many years two techniques have dominated structural biology - X-ray crystallography and NMR spectroscopy. Traditional cryo-electron microscopy of biological macromolecules produced macromolecular reconstructions at resolution limited to 6-10 Å. Recent development of transmission electron microscopes, in particular the development of direct electron detectors, and continuous improvements in the available software, have led to the "resolution revolution" in cryo-EM. It is now possible to routinely obtain near-atomic-resolution 3D maps of intact biological macromolecules as small as ~100 kDa. Thus, cryo-EM is now becoming the method of choice for structural analysis of many complex assemblies that are unsuitable for structure determination by other methods.
Przez wiele lat biologia strukturalna zdominowana była przez dwie techniki, krystalografię rentgenowską oraz spektroskopię jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR). Tradycyjna kriogeniczna mikroskopia elektronowa (cryo-EM) makrocząsteczek biologicznych pozwalała na uzyskiwanie struktur o rozdzielczościach, które nie przekraczały 6-10 Å. Istotny rozwój transmisyjnych mikroskopów elektronowych, w tym w szczególności detektorów elektronów, który nastąpił w ostatnich latach, a także ciągłe udoskonalanie oprogramowania do analizy obrazów, doprowadziły do przełamania tego limitu rozdzielczości. Najnowsze struktury biologicznych makrocząsteczek uzyskiwane przy użyciu techniki cryo-EM charakteryzują się niemal atomową rozdzielczością (< 2.5 Å). Masa cząsteczkowa najmniejszych z analizowanych makrocząsteczek nie przekracza 100 kDa, a wiele z nich nie posiada symetrii. Dzięki temu kriogeniczna mikroskopia elektronowa staje się obecnie preferowaną metodą analizy złożonych kompleksów białkowych, których wielkość oraz dynamika uniemożliwiają wykorzystanie innych metod biologii strukturalnej.
Keywords: cryo-EM; electron microscopy; negative stain; single particle reconstruction; structural biology.
Similar articles
-
Sample preparation of biological macromolecular assemblies for the determination of high-resolution structures by cryo-electron microscopy.Microscopy (Oxf). 2016 Feb;65(1):23-34. doi: 10.1093/jmicro/dfv367. Epub 2015 Dec 15. Microscopy (Oxf). 2016. PMID: 26671943 Review.
-
Cryogenic electron microscopy and single-particle analysis.Annu Rev Biochem. 2015;84:499-517. doi: 10.1146/annurev-biochem-060614-034226. Epub 2015 Feb 26. Annu Rev Biochem. 2015. PMID: 25747402 Review.
-
Visualization of biological macromolecules at near-atomic resolution: cryo-electron microscopy comes of age.Acta Crystallogr F Struct Biol Commun. 2019 Jan 1;75(Pt 1):3-11. doi: 10.1107/S2053230X18015133. Epub 2019 Jan 1. Acta Crystallogr F Struct Biol Commun. 2019. PMID: 30605120 Free PMC article. Review.
-
Electron Cryo-microscopy as a Tool for Structure-Based Drug Development.Angew Chem Int Ed Engl. 2017 Mar 6;56(11):2846-2860. doi: 10.1002/anie.201608432. Epub 2017 Feb 6. Angew Chem Int Ed Engl. 2017. PMID: 27860084 Review.
-
Rapid increase of near atomic resolution virus capsid structures determined by cryo-electron microscopy.J Struct Biol. 2018 Jan;201(1):1-4. doi: 10.1016/j.jsb.2017.10.007. Epub 2017 Oct 27. J Struct Biol. 2018. PMID: 29080674
Cited by
-
Dawning of a new era in TRP channel structural biology by cryo-electron microscopy.Pflugers Arch. 2018 Feb;470(2):213-225. doi: 10.1007/s00424-018-2107-2. Epub 2018 Jan 17. Pflugers Arch. 2018. PMID: 29344776 Review.
-
Cryo-electron microscopy reveals a single domain antibody with a unique binding epitope on fibroblast activation protein alpha.bioRxiv [Preprint]. 2024 Oct 19:2024.10.18.619146. doi: 10.1101/2024.10.18.619146. bioRxiv. 2024. PMID: 39463996 Free PMC article. Preprint.
Publication types
MeSH terms
LinkOut - more resources
Research Materials