Криоэлектронная микроскопия на биологическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова
https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3S-9
Аннотация
Продемонстрирован пример успешной модернизации аналитического просвечивающего электронного микроскопа JEOL JEM-2100 до криоэлектронного микроскопа низкого разрешения, предназначенного для решения задач отработки пробоподготовки и оценки качества препарата. В результате модернизации прибор позволяет получать субнанометровое разрешение реконструкций белковых молекул (в пределах 8 Å). Обсуждается влияние подложек из графена и аморфного углерода для предотвращения эффекта преимущественной ориентации белковых частиц в замороженном образце.
Ключевые слова
криоэлектронная микроскопия,
структурная биология,
анализ единичных частиц,
модернизация оборудования,
структура,
вирус,
нуклеосома
При поддержке: Модернизация микроскопа проводилась в рамках проекта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Анализ образцов и получение трехмерных структур вируса клещевого энцефалита выполнен при финансовой поддержке Программы развития МГУ (проект №23А-Ш04-01). Разработка методик из мерений нуклеосом производилась при поддержке Российского научного фонда (проект №19-74-30003). Работа проведена без использования животных и без привлечения людей в качестве испытуемых.
Об авторах
А. В. Моисеенко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Моисеенко Андрей Владимирович – вед. инженер лаборатории электронной микроскопии биологического факультета
г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 32
Тел.: 8-495-939-33-59
А. М. Егоров
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Егоров Алексей Михайлович – докт. биол. наук, академик РАН, гл. науч. сотр. кафедры химической энзимологии химического факультета
г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 32
Тел.: 8-495-939-57-38
К. В. Шайтан
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Шайтан Константин Вольдемарович – докт. физ.-мат. наук, проф. кафедры биоинженерии биологического факультета
г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 73
Тел.: 8-495-939-57-38
О. С. Соколова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Соколова Ольга Сергеевна – докт. биол. наук, проф. кафедры биоинженерии биологического факультета
г. Москва, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 73
Тел.: 8-495-939-57-38
Список литературы
1. Nakane T., Kotecha A., Sente A., et al. Singleparticle cryo-EM at atomic resolution. Nature. 2020;587(7832):152–156.
2. Yip K.M., Fischer N., Paknia E., Chari A., Stark H. Atomic-resolution protein structure determination by cryoEM. Nature. 2020;587(7832):157–161.
3. Number of Released PDB Structures per Year [Electronic resource]. 2023. URL: https://www.rcsb.org/stats/all-released-structures (accessed: 05.07.2023).
4. Cressey D., Callaway E. Cryo-electron microscopy wins chemistry Nobel. Nature. 2017;550(7675):167.
5. Glaeser R.M., Nogales E., Chiu W. Single-particle cryo-EM of biological macromolecules. IOP Publishing; 2021. 120 pp.
6. Dubochet J., Adrian M., Chang J.J., Homo J.C., Lepault J., McDowall A.W., Schultz P. Cryo-electron microscopy of vitrified specimens. Quart. Rev. Biophys. 1988;21(2):129–228.
7. Frederik P.M., Busing W.M. Cryo-transfer revised. J. Microsc. 1986;144(2):215–221.
8. McMullan G., Faruqi A.R., Henderson R. Chapter one – Direct electron detectors. Methods in Enzymology, vol. 579. Ed. R.A. Crowther. Elsevier; 2016:1–17.
9. Glaeser R.M. Retrospective: Radiation damage and its associated “Information Limitations.” J. Struct. Biol. 2008;163(3):271–276.
10. Glaeser R.M. Specimen behavior in the electron beam. Methods in Enzymology, vol. 579. Ed. R.A. Crowther. Elsevier; 2016:19–50.
11. Campbell M.G., Cheng A., Brilot A.F., Moeller A., Lyumkis D., Veesler D., Pan J., Harrison S.C., Potter C.S., Carragher B., Grigorieff N. Movies of ice-embedded particles enhance resolution in electron cryo-microscopy. Structure. 2012;20(11):1823–1828.
12. Cheng A., Tan Y.Z., Dandey V.P., Potter C.S., Carragher B. Strategies for automated CryoEM data collection using direct detectors. Methods in Enzymology, vol. 579. Ed. R.A. Crowther. Elsevier; 2016:87–102.
13. Koh A., Khavnekar S., Yang W., Karia D., Cats D., Van Der Ploeg R., Grollios F., Raschdorf O., Kotecha A., Němeček D. Routine collection of high-resolution cryo-EM datasets using 200 KV transmission electron microscope. J. Vis. Exp. 2022;(181):e63519.
14. Passmore L.A., Russo C.J. Specimen preparation for high-resolution Cryo-EM. Methods in Enzymology, vol. 579. Elsevier; 2016:51–86.
15. Mastronarde D.N. Automated electron microscope tomography using robust prediction of specimen movements. J. Struct. Biol. 2005;152(1):36–51.
16. Palovcak E., Wang F., Zheng S.Q., Yu Z., Li S., Betegon M., Bulkley D., Agard D.A., Cheng Y. A simple and robust procedure for preparing graphene-oxide cryoEM grids. J. Struct. Biol. 2018;204(1):80–84.
17. Nazarov S. Structure of viral membranepenetrating machines by electron cryo-microscopy and tomography. 2015; URL: http://infoscience.epfl.ch/record/206115 (accessed: 04.07.2023).
18. Moiseenko A.V., Bagrov D.V., Vorovitch M.F., Uvarova V.I., Veselov M.M., Kashchenko A.V., Ivanova A.L., Osolodkin D.I., Egorov A.M., Ishmukhametov A.A., Shaitan K.V., Sokolova O.S. Size distribution of inactivated tick-borne encephalitis virus particles revealed by a comprehensive physicochemical approach. Biomedicines. 2022;10(10):2478.
19. Füzik T., Formanová P., Růžek D., Yoshii K., Niedrig M., Plevka P. Structure of tick-borne encephalitis virus and its neutralization by a monoclonal antibody. Nat Commun. 2018;9(1):436.
20. Vasudevan D., Chua E.Y.D., Davey C.A. Crystal structures of nucleosome core particles containing the ‘601’ strong positioning sequence. J. Mol. Biol. 2010;403(1):1–10.
21. Qayyum M.Z., Molodtsov V., Renda A., Murakami K.S. Structural basis of RNA polymerase recycling by the Swi2/Snf2 family of ATPase RapA in Escherichia coli. J. Biol. Chem. 2021;297(6):101404.
22. Glaeser R.M., Han B.G. Opinion: hazards faced by macromolecules when confined to thin aqueous films. Biophys. Rep. 2017;3(1–3):1–7.
Рецензия
Для цитирования:
Моисеенко А.В., Егоров А.М., Шайтан К.В., Соколова О.С. Криоэлектронная микроскопия на биологическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2023;78(3S):51-56. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3S-9
For citation:
Moiseenko A.V., Egorov A.M., Shaitan K.V., Sokolova O.S. Cryo-electron microscopy at the Faculty of Biology of Lomonosov Moscow State University. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2023;78(3S):51-56. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3S-9
Просмотров:
119
Послать статью по эл. почте 