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使用配备亚200 keV直接电子探测器的普通LaB 120 keV电子显微镜进行高分辨率冷冻电镜观察。

High-resolution cryo-EM using a common LaB 120-keV electron microscope equipped with a sub-200-keV direct electron detector.

作者信息

Venugopal Hariprasad, Mobbs Jesse, Taveneau Cyntia, Fox Daniel R, Vuckovic Ziva, Gulati Sahil, Knott Gavin, Grinter Rhys, Thal David, Mick Stephen, Czarnik Cory, Ramm Georg

机构信息

Ramaciotti Centre for Cryo-Electron Microscopy, Monash University, Clayton, VIC, Australia.

Drug Discovery Biology, Monash Institute of Pharmaceutical Sciences, Monash University, Parkville, VIC, Australia.

出版信息

Sci Adv. 2025 Jan 3;11(1):eadr0438. doi: 10.1126/sciadv.adr0438.

DOI:10.1126/sciadv.adr0438
PMID:39752481
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11698077/
Abstract

High-resolution cryo-electron microscopy (cryo-EM) requires costly 200- to 300-keV cryo-transmission electron microscopes (cryo-TEMs) with field emission gun (FEG) sources, stable columns, constant-powered lenses, autoloader, and direct electron detectors (DED). Recent advances in 100-keV imaging with the emergence of sub-200-keV optimized DED technology promises the development of more affordable cryo-TEMs. So far, 100-keV imaging has required microscopes with FEG sources. We here explored whether a standard 120-keV TEMs with thermionic lanthanum hexaboride (LaB) source can be upgraded with a sub-200-keV DED for high-resolution cryo-EM. Using this imaging configuration, we successfully obtained a 2.65 Å reconstruction for apoferritin, 4.33 Å for 64-kDa hemoglobin, and 4.4 Å for an asymmetric 153kDa membrane protein GPCR. All results were achieved using standard automated data collection with SerialEM, demonstrating the feasibility to collect large cryo-EM datasets with a side-entry cryo-holder. These results showcase a widely accessible solution to obtaining interpretable cryo-EM structures at low cost and contribute to the "democratization" of cryo-EM.

摘要

高分辨率冷冻电子显微镜(cryo-EM)需要配备场发射枪(FEG)源、稳定柱体、恒功率透镜、自动加载器和直接电子探测器(DED)的昂贵的200至300 keV冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM)。随着亚200 keV优化DED技术的出现,100 keV成像的最新进展有望开发出更经济实惠的cryo-TEM。到目前为止,100 keV成像需要配备FEG源的显微镜。我们在此探讨了配备热离子六硼化镧(LaB)源的标准120 keV TEM是否可以通过亚200 keV DED进行升级,以用于高分辨率cryo-EM。使用这种成像配置,我们成功获得了脱铁铁蛋白2.65 Å的重建结构、64 kDa血红蛋白4.33 Å的重建结构以及不对称153 kDa膜蛋白GPCR 4.4 Å的重建结构。所有结果均使用SerialEM进行标准自动数据采集获得,证明了使用侧入式冷冻样品杆收集大型cryo-EM数据集的可行性。这些结果展示了一种以低成本获得可解释的cryo-EM结构的广泛可用的解决方案,并有助于cryo-EM的“普及”。

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