新型高分辨率显微镜技术首次让研究人员能够在原子水平上看到天然膜环境中呼吸的动态过程。这项新技术可以帮助研究人员更好地了解患病细胞的线粒体和其他细胞器内部发生的情况，并确定新的、更精确的药物靶点。

在 5 月 29 日发表在《自然》杂志上的一项新研究中，研究人员通过整合两种显微镜技术——单粒子分析和低温电子断层扫描 (cryo-ET)——开发了一种新颖的成像方法，对动物模型中的线粒体进行成像。

他们还开发了原始的计算方法来解决高度拥挤环境中图像的高分辨率低温电子显微镜(cryo-EM) 分析的瓶颈问题。

该技术使研究小组能够以前所未有的分辨率观察细胞器内原生环境中的蛋白质组装。他们还研究了在这些模型中诱发疾病如何改变线粒体膜内这些蛋白质的结构。他们的工作为在原子水平上观察细胞内分子的组成铺平了道路。

“以前，我们的技术无法揭示相互作用是如何发生的，”分子生物物理学和生物化学助理教授、这项研究的首席研究员杰克·张博士说。“但在这种情况下，我们看到了原子，我们看到了分子的结构，我们看到了一切是如何相互作用的，这让我们对细胞环境中的机制有了全新的理解。”

结合两种显微镜概念来生成高分辨率图像

目前，结构生物学家受到现有显微镜技术的分辨率或可实现目标规模的限制。“我们甚至无法区分蛋白质亚基(使用传统方法)，更不用说细胞环境中的原子细节了，”张说。

耶鲁大学研究小组的这一成就是通过结合单粒子分析低温电子显微镜和低温电子断层扫描技术的概念，以及新开发的图像分析方法在低温电子断层扫描规模上分析高分辨率细胞低温电子显微镜图像而实现的。