Kryoelektronimikroskopia

Kryoelektronimikroskopia, elektroni kryomikroskopia tai kryo-EM (engl. cryo-EM) on läpivalaisuelektronimikroskopian (TEM) muoto, jossa näytteen rakennetta tutkitaan läpäisemällä se 200–300 kV elektronisuihkun avulla hyvin kylmissä (kryogeenisissä) olosuhteissa, jotka on tavallisesti saavutettu nestemäisen typen avulla. Elektronisuihku on ikään kuin "valo" ja näytteen tätä "valoa" puoliläpäisevät molekyylit muodostavat suihkulla valaistaessa "varjon" mittalaitteelle, josta näytteen molekyylirakenne voidaan päätellä^[1] esimerkiksi sen luonnollisessa eli natiivissa muodossa.^[2] Kryo-EM:n käyttö rakennebiologiassa on saavuttanut suosiota 2010-luvulla.^[3]

Kryo-EM sopii muun muassa virusten,^[3] ribosomien, mitokondrioiden, ionikanavien ja jopa pienten 170 kDa entsyymikompleksien rakennetutkimukseen noin 4.5 Å erotustarkkuudella eli resoluutiolla.^[1] Kryo-EM laitteistojen resoluutio on kuitenkin parantunut vuosien myötä ja 2015 mennessä kryo-EM:n avulla on saavutettu jopa 2.2 Å resoluution kuva erään bakteerin entsyymistä (PDB-koodi: 5A1A).^[4]

Kryo-EM:n eräs versio on kryoelektronitomografia (engl. CET, ECT, cryo-ET), jossa tutkitun näytteen eri kulmiin jäätyneistä 2D-kuvista tehdään 3D-ennallistus/kollaasi, eli tomogrammi. Lisäksi näytelevyä käännellään tietokoneohjatusti kuvauksen aikana useamman kuvakulman saamiseksi. Pelkässä kryo-EM:ssä tehdään saman kuvakulman molekyyleistä pelkkä 2D-kuva ilman näytelevyn kääntelyä.^[2]

1. ↑ ^{a b} W Kühlbrandt: Cryo-EM enters a new era. eLife, 13.8.2014, nro 3. PubMed:25122623 doi:10.7554/eLife.03678 ISSN 2050-084X Artikkelin verkkoversio.
2. ↑ ^{a b} V Lučić, A Rigort, W Baumeister: Cryo-electron tomography: The challenge of doing structural biology in situ. The Journal of Cell Biology, 5.8.2013, 202. vsk, nro 3, s. 407–419. PubMed:23918936 doi:10.1083/jcb.201304193 ISSN 0021-9525 Artikkelin verkkoversio.
3. ↑ ^{a b} E Callaway: The revolution will not be crystallized: a new method sweeps through structural biology. Nature, 10.9.2015, 525. vsk, nro 7568, s. 172–174. PubMed:26354465 doi:10.1038/525172a ISSN 1476-4687 Artikkelin verkkoversio.
4. ↑ A Bartesaghi, A Merk, S Banerjee, D Matthies, X Wu, JLS Milne: 2.2 Å resolution cryo-EM structure of β-galactosidase in complex with a cell-permeant inhibitor. Science, 5.6.2015, 348. vsk, nro 6239, s. 1147–1151. PubMed:25953817 doi:10.1126/science.aab1576 ISSN 1095-9203 Artikkelin verkkoversio.