研究成果

生物成像中心与章新政课题组合作发展了针对孔间使用beam-image shift进行高质量和高通量的单颗粒数据收集方法

发布时间:2021-12-17

  2019年9月25日,中国科学院生物物理研究所章新政课题组与平台生物成像中心黄小俊合作,在Journal of Structural Biology上发表了题为“High-quality, high-throughput cryo-electron microscopy data collection via beam tilt and astigmatism-free beam-image shift”的研究论文。与通过样品台机械移动相比,通过电子束偏移来转换数据拍摄视野可以大幅度提高冷冻电镜数据收集的通量,但是这种方式会引入额外慧差从而降低重构的分辨率。在这篇论文中,作者报告了一种自动矫正该过程中引入的慧差和物镜像散的方法,通过在电镜中反向设置对应慧差和物镜像散改变量的预测值来消除它们的影响。文中还通过铁蛋白的单颗粒三维重构结果,证实了配备该自动矫正的高通量收集方法可实现在电子束偏移10 μm内的无损成像,从而实现在收集通量提高50-80%的同时减少样品台移动造成的漂移,达到高通量高质量并存的数据收集流程。这个数据收集流程的实现与前校准过程均基于SerialEM,适用于安装了SerialEM的透射电镜。目前已在生物成像中心各单颗粒数据收集电镜上被广泛应用。

  

  上图以一个测试范例说明了使用电子束偏移可实现的转换数据拍摄视野的范围和拍摄顺序,表明该方法可实现孔间的数据收集自由定位拍摄,且不局限与孔的排列和尺寸。下图从左至右分别展示了物镜像散和慧差的变化与电子束偏移的角度和幅度之间的关系,以及铁蛋白在不同的电子束偏移幅度下收集的数据可获得的分辨率情况。


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