https://www.nature.com/articles/d41586-020-00341-9

μ €μ˜¨ μ „μž ν˜„λ―Έκ²½μ— μ˜ν•΄ κ²°μ •λ˜λŠ” λ‹¨λ°±μ§ˆ ꡬ쑰의 μˆ˜λŠ” 폭발적인 μ†λ„λ‘œ μ¦κ°€ν•˜κ³ μžˆλ‹€.


MRC LMB Tritan Krios μ €μ˜¨ μ „μž ν˜„λ―Έκ²½.

영ꡭ μΌ€μž„λΈŒλ¦¬μ§€μ—μžˆλŠ” λΆ„μž 생물학 μ—°κ΅¬μ†Œμ˜ κ·Ήμ €μ˜¨ μ „μž ν˜„λ―Έκ²½.Β ν¬λ ˆλ”§ : λΆ„μž μƒλ¬Όν•™μ˜ MRC μ‹€ν—˜μ‹€

λ‹¨λ°±μ§ˆμ˜ 3D λͺ¨μ–‘을 κ²°μ •Β ν•˜λŠ”Β ν˜μ‹ μ μΈ 기술 이 κΈ‰μ„±μž₯ν•˜κ³  μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.Β μ§€λ‚œ μ£Ό, cryo-electron microscopy λ˜λŠ” cryo-EM에 μ˜ν•΄ κ²°μ •λœ λ‹¨λ°±μ§ˆ 및 기타 λΆ„μž ꡬ쑰λ₯Ό μˆ˜μ§‘ν•˜λŠ” λ°μ΄ν„°λ² μ΄μŠ€κ°€ 10,000 번째 ν•­λͺ©μ„ νšλ“ν–ˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

μ „μž ν˜„λ―Έκ²½μ„ μ‚¬μš©ν•˜μ—¬ ν•΄κ²° 된 ꡬ쑰물의 μΈκΈ°μžˆλŠ” μ €μž₯μ†Œ 인 μ „μž ν˜„λ―Έκ²½ 데이터 뱅크 (EMDB)에 λŒ€ν•œ μ œμΆœλ¬Όμ€ μ „ 세계 μ‹€ν—˜μ‹€μ˜ κ·Ήμ €μ˜¨ μ „μž ν˜„λ―Έκ²½ μˆ˜κ°€ 폭발적으둜 증가함에 따라 졜근 λͺ‡ λ…„ λ™μ•ˆ κΈ°ν•˜ κΈ‰μˆ˜μ μœΌλ‘œ μ¦κ°€ν–ˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€ ( 'ꡬ쑰 ꡬ쑰 ').Β EMDBλŠ” λ‹€λ₯Έ ν˜„λ―Έκ²½ λ°©λ²•μœΌλ‘œ ν•΄κ²° 된 ꡬ쑰λ₯Ό μ²˜λ¦¬ν•˜μ§€λ§Œ λŒ€λΆ€λΆ„ cryo-EM을 μ‚¬μš©ν•©λ‹ˆλ‹€.

이 κΈ°μˆ μ€ λ‹¨λ°±μ§ˆ λ˜λŠ” λ‹€λ₯Έ 생체 λΆ„μžμ˜ 급속 동결 μš©μ•‘κ³Ό μ „μžλ‘œ 좩격을 κ°€ν•΄ κ°œλ³„ λΆ„μžμ˜ ν˜„λ―Έκ²½ 이미지λ₯Ό μƒμ„±ν•©λ‹ˆλ‹€. 이듀은 λΆ„μžμ˜ 3D λͺ¨μ–‘ λ˜λŠ” ꡬ쑰λ₯Ό μž¬κ΅¬μ„±ν•˜λŠ” 데 μ‚¬μš©λ©λ‹ˆλ‹€.Β μ΄λŸ¬ν•œ κ΅¬μ‘°λŠ” λ‹¨λ°±μ§ˆμ˜ μž‘λ™ 방식, μ§ˆλ³‘μ˜ κΈ°λŠ₯ μž₯μ•  및 μ•½λ¬Όλ‘œ λ‹¨λ°±μ§ˆμ„ ν‘œμ μœΌλ‘œν•˜λŠ” 방법을 μ•Œμ•„λ‚΄λŠ” 데 μœ μš©ν•©λ‹ˆλ‹€.

μˆ˜μ‹­ λ…„ λ™μ•ˆ, ꡬ쑰 생물 ν•™μžλ“€μ€ λ‹¨λ°±μ§ˆμ„ κ²°μ •ν™”ν•˜κ³ , X- μ„ μœΌλ‘œ λ‹¨λ°±μ§ˆμ„ 가두 λ₯΄κ³ , 회절 된 λΉ›μ˜ 결과적인 νŒ¨ν„΄μœΌλ‘œλΆ€ν„° λͺ¨μ–‘을 μž¬κ΅¬μ„±ν•˜λŠ” 기술인 X- μ„  결정학을 μ‚¬μš©ν•˜λŠ” 것을 μ„ ν˜Έν–ˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.Β X-ray 결정학은 κ³ ν’ˆμ§ˆ ꡬ쑰λ₯Ό μƒμ„±ν•˜μ§€λ§Œ λͺ¨λ“  λ‹¨λ°±μ§ˆκ³Ό ν•¨κ»˜ μ‚¬μš©ν•˜κΈ°λŠ” 쉽지 μ•ŠμŠ΅λ‹ˆλ‹€. μΌλΆ€λŠ” κ²°μ •ν™”ν•˜λŠ” 데 λͺ‡ 달 λ˜λŠ” λͺ‡ 년이 걸리고 λ‹€λ₯Έ κ²°μ •ν™”λŠ” μ „ν˜€ κ²°μ •ν™”λ˜μ§€ μ•ŠμŠ΅λ‹ˆλ‹€.Β Cryo-EM은 λ‹¨λ°±μ§ˆ 결정이 ν•„μš”ν•˜μ§€ μ•Šμ§€λ§Œ 저해상도 ꡬ쑰λ₯Ό μƒμ„±ν•˜λŠ” κ²½ν–₯이 있기 λ•Œλ¬Έμ—μ΄ κΈ°μˆ μ€ μ‚¬λΌμ‘ŒμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

d41586-020-00341-9_16142182.jpg혁λͺ…은 κ²°μ •ν™”λ˜μ§€ μ•Šμ„ κ²ƒμž…λ‹ˆλ‹€ : μƒˆλ‘œμš΄ 방법은 ꡬ쑰 생물학을 톡해 μ²­μ†Œλ©λ‹ˆλ‹€μ™„λ²½ν•œ 사진

2012–13 λ…„μ˜ ν•˜λ“œμ›¨μ–΄ 및 μ†Œν”„νŠΈμ›¨μ–΄μ˜ ν˜μ‹ μ€λ³΄λ‹€ λ―Όκ°ν•œ μ „μž ν˜„λ―Έκ²½κ³Ό 캑처 ν•œ 이미지λ₯Ό 더 μ„ λͺ…ν•œ λΆ„μž ꡬ쑰둜 λ³€ν™˜ν•˜κΈ°μœ„ν•œ μ •κ΅ν•œ μ†Œν”„νŠΈμ›¨μ–΄λ₯Ό λ§Œλ“€μ–΄ λƒˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€ ( 'λ―Έμ„Έν•œ μ„ΈλΆ€ 사항'μ°Έμ‘°).Β μ΄λŠ” ν˜„μž¬ cryo-EM의 μ„±μž₯μ„μœ„ν•œ 길을 μ—΄μ—ˆλ‹€ κ³  영ꡭ μΌ€μž„λΈŒλ¦¬μ§€μ˜ MRC λΆ„μž 생물학 μ—°κ΅¬μ†Œ (LMB)의 ꡬ쑰 생물 ν•™μžμ΄μž 기술 μ „λ¬Έκ°€ 인 Sjors ScheresλŠ” λ§ν•œλ‹€.

LMB ꡬ쑰 μƒλ¬Όν•™μžμΈ λ¦¬μ²˜λ“œ ν—¨λ”μŠ¨ (Richard Henderson)μ€μ΄Β κΈ°μˆ μ„ 개발 ν•œ 그의 μ—°κ΅¬λ‘œ 2017 λ…„ 노벨 ν™”ν•™μƒΒ μ„Β κ³΅μœ  ν•œ λ°”μžˆλ‹€Β .Β κ·ΈλŸ¬λ‚˜ 그듀이 cryo-EM을 μ‚¬μš©ν•˜μ—¬ μ„Έν¬μ˜ λ‹¨λ°±μ§ˆ 제쑰 기계 인 λ¦¬λ³΄μ†œκ³Ό 같은 λΆ„μžμ˜ μƒμ„Έν•œμ§€λ„λ₯Ό μƒμ‚°ν•˜κΈ° μ‹œμž‘ν–ˆμ„ λ•Œ λ‹€λ₯Έ κ³Όν•™μžλ“€κ³Ό κ·Έλ“€μ˜ κΈ°κ΄€κ³Ό 자금 μ§€μ›μžλ“€μ€ λΉ λ₯΄κ²Œ μ£Όλͺ©μ„ λ°›μ•˜λ‹€.Β ν—¨λ”μŠ¨μ€β€œλ‹€λ₯Έ 것듀에 νˆ¬μžν•˜κ³  잘λͺ»λœ 결정을 ν•œ μ‚¬λžŒλ“€μ€ λͺ¨λ‘ 1 년이 걸렸닀”고 λ§ν–ˆλ‹€.

κ·ΈλŠ” 2024 λ…„κΉŒμ§€ 더 λ§Žμ€ λ‹¨λ°±μ§ˆ ꡬ쑰가 X- μ„  결정학보닀 cryo-EM에 μ˜ν•΄ 결정될 κ²ƒμœΌλ‘œ μΆ”μ •ν•©λ‹ˆλ‹€.Β Cryo-EM은 κ³Όν•™μžλ“€μ΄ 특히 관심을 κ°–κ³ μžˆλŠ” ν•œ κ°€μ§€ λ²”μ£Όμ˜ λ‹¨λ°±μ§ˆ 인 세포막에 λ‚΄μž₯ 된 X- μ„  결정학을 이미 λŒ€μ²΄ν–ˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.Β μ΄λŸ¬ν•œ λ§Žμ€ 막-κ²°ν•© λ‹¨λ°±μ§ˆμ€ μ§ˆλ³‘μ— μ—°λ£¨λ˜μ–΄ μ•½λ¬Όμ˜ ν‘œμ μœΌλ‘œμ„œ μž‘μš©ν•œλ‹€.

κ³ κΈ‰ 이미징

ScheresλŠ” ν•˜λ“œμ›¨μ–΄μ™€ μ†Œν”„νŠΈμ›¨μ–΄μ˜ 지속적인 κ°œμ„  덕뢄에 cryo-EM에 μ˜ν•΄ κ²°μ •λœ λΆ„μžμ˜ ꡬ쑰도 λ”μš± μ„Έλ°€ ν•΄μ§€κ³  μžˆλ‹€κ³  λ§ν–ˆλ‹€.

μ΄ˆκΈ°μ— κ°€μž₯ λ‚ μΉ΄λ‘œμš΄ cryo-EM κ΅¬μ‘°λŠ” 기술의 ν•œκ³„λ₯Ό ν…ŒμŠ€νŠΈν•˜λŠ” 데 μ‚¬μš©λ˜λŠ” 맀우 μ•ˆμ •μ μΈ λ‹¨λ°±μ§ˆμ΄μ—ˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.Β κ·ΈλŸ¬λ‚˜ ScheresλŠ” μ—°κ΅¬μžλ“€μ΄ 세포막 λ‹¨λ°±μ§ˆκ³Ό 같이 μ˜ν•™μ μœΌλ‘œ μ€‘μš”ν•œ λΆ„μžμ˜ 맀우 높은 ν•΄μƒλ„μ˜ ꡬ쑰가 점점 νΌμ§€λŠ” κ²½ν–₯이 μžˆμ§€λ§Œ 점점 더 높은 해상도λ₯Ό μ–»κ³  μžˆμŒμ„ μ•Œμ•„ μ°¨λ Έλ‹€.

영ꡭ의 힌 μŠ€ν„΄ (Hinxton)μ—μžˆλŠ” 유럽 λΆ„μž 생물학 μ—°κ΅¬μ†Œ-유럽 생물 정보학 μ—°κ΅¬μ†Œμ˜ ꡬ쑰 μƒλ¬Όν•™μžμΈ μ•„λ₯΄ 단 패트 단 (Ardan Patwardhan)μ€β€œμš°λ¦¬λŠ” 이제 μ‰¬μš΄ μƒ˜ν”Œμ΄ μ™„μ„±λ˜κ³  μ‚¬λžŒλ“€μ΄ 더 λ³΅μž‘ν•œ 문제λ₯Όλ³΄κ³ μžˆλŠ” μ‹œμ μ— λ„λ‹¬ν•˜κ³ μžˆλ‹€. EMDBλ₯Ό μ‹€ν–‰ν•˜λŠ” νŒ€

ν—¨λ”μŠ¨μ€ 냉동 EM ꡬ쑰의 뢐이 μ–΄λŠ μ‹œμ μ—μ„œ λ‘”ν™” 될 κ²ƒμœΌλ‘œ μ˜ˆμƒν•˜κ³ μžˆλ‹€.Β κ·ΈλŠ” μ„±μž₯을 λ°©ν•΄ ν•  μˆ˜μžˆλŠ” ν•œ κ°€μ§€ μš”μΈμ€ κ°€μž₯ κ°•λ ₯ν•œ ν˜„λ―Έκ²½μ˜ 높은 λΉ„μš©μ΄λ©° 5 백만 νŒŒμš΄λ“œ (7 백만 λ‹¬λŸ¬)λ₯Ό 초과 ν•  수 μžˆλ‹€κ³  λ§ν–ˆλ‹€.Β λ˜ν•œ 맀일 μš΄ν–‰ν•˜λŠ” 데 수천 νŒŒμš΄λ“œκ°€ μ†Œμš”λ˜λ©° 진동을 μ΅œμ†Œν™”ν•˜λŠ” 특수 μ‹€ν—˜μ‹€μ΄ ν•„μš”ν•©λ‹ˆλ‹€.Β ν—¨λ”μŠ¨μ€ κΈ°μ—…λ“€μ—κ²Œμ΄ κΈ°μˆ μ„ λ”μš± ν™•μ‚°μ‹œν‚¬ μˆ˜μžˆλŠ”λ³΄λ‹€ μ €λ ΄ν•˜μ§€λ§Œ μ—¬μ „νžˆ μœ μš©ν•œ ν˜„λ―Έκ²½μ„ κ°œλ°œν•˜λ„λ‘ μ„€λ“ν•˜κ³ μžˆλ‹€.Β β€œν˜„μž¬λ‘œμ„œλŠ” cryo-EM에 더 λ§Žμ€ 투자λ₯Όν•¨μœΌλ‘œμ¨ 잘λͺ» 될 μˆ˜λŠ” μ—†μŠ΅λ‹ˆλ‹€.”라고 κ·ΈλŠ” λ§ν•©λ‹ˆλ‹€.