04版 - 中国电影节在马达加斯加开幕

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首先,冷冻电镜技术的思路非常巧妙:将含生物分子的溶液制成薄薄的水膜,在毫秒之内投入到零下180摄氏度左右的液态乙烷中,使其瞬间形成“玻璃态冰”——既不膨胀结晶也不蒸发,将分子“冻结”为瞬间姿态。这种“速冻”方式就像按下暂停键,把生命分子的活动定格在某一帧。

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最后,不久前,英国牛津大学牵头的一个研究团队宣布,他们将常规冷冻电子显微镜(冷冻电镜)的分辨率提高了3倍,成功解析了鸡蛋清中一种名为溶菌酶的小蛋白质的精细结构;中国科学技术大学团队也取得一项重大突破,通过利用创新的冷冻电镜技术,破解了神经信息传递中突触囊泡释放与快速回收的生物物理过程,解决了半个世纪以来学界对突触传递机制的争议……近年来,生物学领域许多重要发现的背后都有冷冻电镜的身影。如今,这项技术正从“拍静态照片”迈向“拍动态电影”,成为科学家观察生命微观活动最有力的工具之一。

另外值得一提的是,此次中国科学技术大学自主研发的毫秒级时间分辨冷冻电镜技术正是基于这一理念,在冷冻同步精度、原位高分辨三维重构等方面实现了提升。团队将光遗传学刺激反应与毫秒级投入冷冻方法相结合,不用将神经突触从细胞中分离,可以直接在接近生理状态的环境下开展观测。通过激光精准触发神经信号后,在4毫秒至300毫秒的关键时间窗口内完成急速冷冻,首次清晰拍到突触囊泡“亲吻”细胞膜、形成微小通道释放信号分子,之后又“收缩离开”的完整动态链——相当于制作了一部分子尺度的“高清影片”。这一成果不仅统一了半个世纪以来学界关于突触囊泡释放与回收机制的争议模型,还为理解神经信号传递、神经可塑性及相关脑疾病机理提供全新视角。

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