Određivanje strukture velikih makromolekulskih kompleksa krio-elektronskom spektroskopijom

undergraduate thesis

• Author: Antonio Barišić
• Mentor: Marko Močibob (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Chemistry); Zagreb
• Defense date and country: 2017-09-22, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Chemistry

Abstract

Razvoj krio-elektronske mikroskopije krenuo je polako još prije otprilike 50 godina. Prva tehnika korištena još 70-tih je bila bojenje uzorka u negativu, da bi zatim znastvenici Henderson i Unwin, kao i Taylor i Glaeser te Dubochet otkrili drugi način tako da se uzorak smrzne u amorfnom ledu. S vremenom je dolazilo do napretka tehnologije, od elektronskih mikroskopa preko softvera i kompjutorskih algoritama pa sve do detektora. Međutim potreba za napretkom nije stala do danas.
Krio-elektronska mikroskopija može se bazirati na uređenim 2D kristalima (elektronska kristalografija), stvaranju uređenih skupina α zavojnica (rekonstrukcija zavojnica), snimanju velikog broja homogenih, nasumično orijentiranih čestica (jednočestična analiza) ili uzimanju niza nagnutih tankih uzoraka (tomografija).
Broj struktura sa rezolucijom blizu atomskoj se u posljednjih 10 godina enormno povisio, odnosno pohranio u EMDB (Electron Microscopy Data Base), isključivo zahvaljujući ovoj metodi. Glavna prednost same metode je što ne zahtjeva velike količine uzorka, nije potrebna kristalizacija istog kao ni potpuna homogenost. Kao krajnji rezultat dobije se struktura visoke rezolucije što pak strukturni biolozi ili biokemičari koriste i translatiraju arhitekturu molekule u njenu funkciju.
Kao što je na početku navedeno, krio-elektronska mikroskopija i danas traži nove unaprijeđenja i pomiče granice mogućeg. Počevši od automatiziranog prikupljanja podataka, kamera koje snimaju uzorke, preko rešetki koje pomažu u redukciji kretanja uzorka prilikom indukcije snopom elektrona, pa sve do algoritama koji služe pri klasifikaciji snimki.
Manjak strukturne homogenosti uzoraka u krio-EM predstavlja limitrajući faktor u određivanju struktura visoke rezolucije. Nažalost, ne postoje prečaci za povećanje kvalitete uzorka, i ovaj korak predstavlja naporan laboratorijski proces koji može trajati i mjesecima prije nego uzorak bude spreman za analizu. Osim toga postoje biološke sustavi koji i kad su pročišćeni do homogenosti ostaju strukturno heterogeni zbog unutarnje dinamike samog sustava. Stoga su analize niske i srednje rezolucije ključne u shvaćanju i organizaciji takvih kompleksa, te izreka da ne trošimo čiste misli na prljave proteine ili razne biološke strukture u našem slučaju ovdje pada u vodu.

• Keywords: elektronska mikroskopija; makromolekule
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:879820
• Study programme: Title: Undergraduate university studies in chemistry; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) kemije (sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) kemije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2017-09-27 08:59:22