一种古老的肌肉展示技术
肌节是肌原纤维的一个重复的小亚单位，肌原纤维是一种长圆柱体，它捆绑在一起形成肌肉纤维。在肌节内部，肌球蛋白和肌动蛋白的细丝相互作用以产生肌肉收缩和松弛。到目前为止，研究肌肉组织结构和功能的传统实验方法是在重建的蛋白质复合物上进行的，或者分辨率较低。“相反，电子冷冻断层扫描（Cryo-ET）使我们能够获得冷冻肌肉的详细且无伪影的3D图像”，Raunser说。
Cryo-ET长期以来一直是一种既定的利基方法（在较大的细分市场中具有相似兴趣或需求的一小群顾客所占有的市场空间）。但是最近在电子低温显微镜（cryo-EM）方面的技术进步以及低温聚焦离子束（FIB）铣削的新发展推动了Cryo-ET的分辨率。与cryo-EM类似，研究人员在非常低的温度（-175°C）下快速冷冻生物样品。通过这个过程，样品保持其水合作用和精细结构，并保持接近其天然状态。然后应用FIB铣削来剃去额外的材料，并为透射电子显微镜获得约100纳米的理想厚度，当样品沿轴线倾斜时，其获取多个图像。最后，计算方法以高分辨率重建三维图像。
Raunser的团队对在国王学院分离的小鼠肌原纤维进行了cryo-ET，并获得了1纳米（百万分之一毫米，足以看到蛋白质中的精细结构）的分辨率“我们现在可以看到一个肌原纤维，思考四年前不可想象的细节。这很吸引人，”Raunser说。
自然环境中的肌纤维
肌原纤维的计算重建揭示了肌节的三维组织，包括亚区域M-，A-和I-带，以及Z-盘，其意外地形成更不规则的网格并采用不同的构象。科学家们使用了肌球蛋白与肌动蛋白牢固结合的样品，代表了收缩肌肉的一个阶段，称为僵硬状态。实际上，它们可以首次在天然细胞中可视化同一肌球蛋白的两个头部如何与肌动蛋白丝结合。他们还发现，双头不仅与相同的肌动蛋白丝相互作用，而且还发现在两个肌动蛋白丝之间分裂。这以前从未见过，并且表明与下一个肌动蛋白丝的接近性强于相邻头部之间的协同作用。
“这只是一个开始，”Raunser说。“Cryo-ET正在从结构生物学的利基市场转向广泛的技术。很快，我们将能够在分子甚至原子水平上研究肌肉疾病。”小鼠的肌肉与人类的肌肉非常相似，但是科学家计划研究活检或多能干细胞衍生的肌肉组织。
原文检索：The molecular basis for sarcomere organization in vertebrate skeletal muscle
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