原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学前沿

李宽莹1），王闻雪 1），朱赟1），薛亮1）， 孙飞1，2）（1）中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室；2）中国科学院广州生物医药与健康研究院）

摘要：近年来，随着原位冷冻电镜技术和人工智能技术的不断发展，结构生物学的研究模式发生了重大转变。结构解析不再局限于分离提纯的单一生物大分子，而是在细胞甚至组织内原位直接解析生物大分子的高分辨率结构，并对亚细胞区域整体分子景观进行结构探索，从而更深刻地理解细胞与组织内生命活动的分子机制。通过展示细胞内不同蛋白质复合物的精细原位结构，可以进一步生成蛋白质组的可视化定量空间分子结构功能图谱，即可视蛋白质组学。以原位冷冻电镜技术为代表的新技术能够在空间水平阐明细胞内蛋白质组的三维相互作用网络，促进从整体上系统性地理解细胞内生物大分子结构功能与互作机制。为推动中国原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学的发展，本文总结了其研究模式和最新前沿进展，结合具体实例展示了新概念与新技术的先进性，并对发展前景进行了展望。

关键词：结构生物学，细胞生物学，系统生物学，冷冻电镜，冷冻电子断层成像，可视蛋白质组学，子断层结构分析，冷冻光电关联，人工智能