冷凍電鏡豪華陣容:電鏡技術在生命科學領域應用專場明日直播!

儀器信息網訊 由儀器信息網(www.instrument.com.cn)與中國電子顯微鏡學會(www.china-em.cn)聯合主辦的「第六屆電子顯微學網絡會議(iCEM 2020)」於6月16日盛大開幕，會議為期4天。6月18日，會議召開第3日，大會進行分會場「電子顯微學技術在材料領域的應用」，分別由河北工業大學教授鄭士建和華東師範大學研究員黃榮擔任上午及下午場主持，並有8位業界知名電子顯微學專家和5位電子顯微學儀器廠商代表帶來的精彩報告。

6月19日，大會將進行分會場「電子顯微學技術在生命科學領域的應用」，由清華大學生命科學學院教授王宏偉和北京大學生命科學學院教授高寧擔任上午及下午場主持，中國科學院生物物理研究所研究員孫飛、中國科學技術大學生命科學學院教授畢國強、中國科學院生物物理研究所研究員朱平、北京大學第一醫院教授王素霞、美國哈弗醫學院副教授廖茂富、西湖大學生命科學學院研究員周強、北京大學生命科學學院研究員肖俊宇、清華大學生命科學學院助理研究員王家、中國科學院植物研究所高級工程師徐秀蘋等將出席報告。

6月19日會議日程預告：

6月19日出席嘉賓簡介及報告摘要：

【報告摘要】冷凍電鏡單顆粒技術已經成為研究生物大分子複合體三維精細結構的重要手段，其在冷凍樣品製備環節依然存在瓶頸，通過改進和優化冷凍電鏡樣品支持膜是解決該瓶頸問題的一種途徑。本報告將介紹我們最近開發的新型基於鎳鈦合金材料的冷凍電鏡樣品支持膜ANTA，介紹該支持膜在冷凍樣品製備方面相對於傳統碳支持膜的優點。

【報告摘要】Information processing in the brain depends on synaptic transmission and plasticity, which in turn require specialized organization of neurotransmitter receptors and scaffolding proteins within the postsynaptic density (PSD). However, how these molecules are organized in situ remains largely elusive, limiting our mechanistic understanding of synaptic formation and functions. Here, we have developed template-free classification of over-sampled sub-tomograms to analyze cryo-electron tomograms of hippocampal synapses, enabling us to identify type-A γ-aminobutyric acid receptor (GABAAR) in inhibitory synapses and determine its in situ structure at 19 ? resolution. We found that these receptors are organized hierarchically: from GABAAR super-complexes with a fixed 11-nm inter-receptor distance but variable relative angles, through semi-ordered two-dimensional receptor networks with reduced Voronoi entropy, to mesophasic assembly with a sharp phase boundary. This assembly aligns with condensates of postsynaptic scaffolding proteins and putative presynaptic vesicle release sites. Such mesophasic self-organization may allow synapses to achieve a 「Goldilocks」 state with a delicate balance between stability and flexibility, enabling both reliability and plasticity in information processing.

【報告摘要】近年來，冷凍電鏡（Cryo-EM）三維重構技術已經成為生物大分子結構生物學研究的主要手段之一，引起了研究者的極大關注。染色質的高級結構及其動態變化在基因轉錄調控過程中起重要作用。本報告將介紹我們利用冷凍電鏡單顆粒分析和電子斷層成像等三維重構技術在染色質高級結構研究上的一些研究結果。

【報告摘要】病理診斷是臨床疾病診斷的金標準，其中電子顯微鏡以其具有高分辨的特點，彌補了光學顯微鏡解析度的不足，在臨床疾病的病理診斷中具有不可替代的重要作用。本講座以電鏡檢查具有重要應用價值的疾病包括腎臟病、腫瘤等的電鏡診斷應用為例，旨在闡述電鏡在臨床醫學實踐中的應用前景。

【報告摘要】Present in all kingdoms of life, ABC (ATP-binding cassette) transporters form a large superfamily of integral membrane proteins. These proteins harness the energy of ATP binding and hydrolysis to translocate a multitude of chemically diverse substrates across cellular membranes. ABC transporters carry out their functions by undergoing cycles of large-scale conformational transition. Despite decades of studies and many available structures, the molecular mechanisms of most ABC transporters are still poorly defined. The ongoing revolution of cryo-EM has provided a unique opportunity for obtaining deep insights into these highly dynamic and versatile membrane protein machines. Through our cryo-EM studies of several ABC transporters that perform distinct functions, we have uncovered how distinct tasks of substrate translocation are accomplished by the unique actions of these transporters. Collectively, our findings demonstrate that ABC transporters have evolved to be highly efficient in ATP usage and work seamlessly with their designated substrates.

【報告摘要】新冠病毒在全球造成了疫情大流行。我們成功解析了新冠病毒受體 ACE2的全長三維結構，以及其與新冠病毒S蛋白受體結合結構域複合物的三維結構。ACE2以二聚體形式存在，並且存在開發和關閉的兩種狀態。結構分析表明ACE2二聚體分子中的每個單體都可以結合一個新冠病毒S蛋白。之後我們又與合作團隊合作解析了新冠病毒S蛋白與高效中和抗體4A8的複合物的三維結構。此次解析結構的4A8抗體作用於S蛋白的氮端結構域，該抗體可以和作用於其他區域的抗體聯合作用，從而提高抑制病毒侵染的效率。

【報告摘要】IgM和IgA在人體免疫系統中發揮關鍵功能。IgM和IgA的組裝過程依賴於J蛋白，而其分泌過程受pIgR受體調控。我實驗室通過單顆粒冷凍電鏡技術，闡明了J蛋白調節IgM和IgA多聚化的分子機制，並揭示了pIgR特異性識別並轉運IgM和IgA的基礎。

【報告摘要】A commencing and critical step in miRNA biogenesis involves processing of pri-miRNAs in the nucleus by Microprocessor. An important, but not completely understood, question is how Drosha, the catalytic subunit of Microprocessor, binds pri-miRNAs and correctly specifies cleavage sites. Here we report the cryoelectron microscopy structures of the Drosha-DGCR8 complex with and without a primiRNA. The RNA-bound structure provides direct visualization of the tertiary structure of pri-miRNA and shows that a helix hairpin in the extended PAZ domain and the mobile basic (MB) helix in the RNase IIIa domain of Drosha coordinate to recognize the single-stranded to double-stranded junction of RNA, whereas the dsRNA binding domain makes extensive contacts with the RNA stem. Furthermore, the RNA-free structure reveals an autoinhibitory conformation of the PAZ helix hairpin. These findings provide mechanistic insights into pri-miRNA cleavage site selection and conformational dynamics governing pri-miRNA recognition by the catalytic component of Microprocessor.

【報告摘要】顯微 CT 技術是一種非破壞性的三維成像技術，自誕生以來，在醫學、地質學、材料學、考古學等方面發揮了很大作用。本講主要介紹顯微CT在植物中的應用及限制因素，綜合前人的研究及本人近幾年的研究成果，探索出增強植物材料顯微CT對比度的新方法。

【報告摘要】傳統電子顯微鏡技術獲得的二維圖像已經普遍化，但並不能完全滿足科研需要。如何獲得生物樣品原位的高分辨三維結構信息是生物成像技術的發展方向。近年來，電子顯微鏡三維重構技術（主要是單顆粒重構和斷層成像技術）逐漸成為一種實用的三維成像手段,其中前者可以測定近原子解析度的蛋白和蛋白複合物三維結構，後者可以對非均質的蛋白複合物、細胞器、細胞以及組織進行三維結構解析，在細胞生物學、神經生物學、微生物學和病毒學方面有著獨特的優勢，甚至有了一些改寫教科書的新發現。

6月18日在線報告掠影回顧：

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