X晶體和冷凍電鏡技術在結構生物學上的應用是如何互補的?

先用通俗的說法來講解蛋白質結構需要幾步：

1. 確定拍攝物件——從細菌或者細胞裡純化得到想要的蛋白質

2. 定住pose——將蛋白質固定住

3. 拍攝影象——用X ray晶體或者冷凍電鏡等技術攝取影象

4. 沖洗照片——用演算法處理拍攝得到的影象，得到蛋白質3D影象，就是常說的解得蛋白質的結構

接下來，細緻的講解下在解結構中兩種技術的區別以及互補之處。

I : X ray 晶體學技術解結構

長晶體這一步是原來X ray晶體解結構技術的一個很難突破的瓶頸，需要嘗試很多種條件，且耗時很久。長晶體需要蛋白質在溶液裡規則排列形成晶體，這個特點決定了這個技術適合結構簡單的小的蛋白質，不適合大的結構複雜的蛋白質。結構複雜的蛋白尤其是像近幾年超級火爆的splicesome，是多個蛋白的複合體，這樣使蛋白規則排列長成晶體就更難。而且有些蛋白本身性質的問題，就是不容易長成晶體。而且點晶體有時候對手法操作技術要求較高，有些同學讀博士幾年可能都不能點好一個合適的晶體，甚至被稱為“蛋白殺手”。

II: 冷凍電鏡技術解結構

2018. Yigong Shi, Structures of the fully assembled Saccharomyces cerevisiae spliceosome before activation.（圖片為示意圖，並不完全對應）

冷凍電鏡技術強有力的打破了X ray晶體技術中的瓶頸。不需要長晶體，製備樣品時間短，而且可以解結構複雜的蛋白質複合體的結構。不足之處是不適合100-200KD以下大小的蛋白，小蛋白在冷凍電鏡拍攝技術中襯度較低，很難拍攝到高質量的影象。

其實，冷凍電鏡目前如日中天。如今，冷凍電鏡已經不再是結構生物學領域的一種互補技術，而是逐漸成為了一種主導技術，以深刻和前所未有的方式改變結構以深刻和前所未有的方式改變結構生物學領域，促進並引領著重大新發現。在中國也有著非常廣泛的應用，越來越多的結構生物學家開始從X ray晶體技術向冷凍電鏡技術轉型，很多新的複雜的蛋白質結構也如雨後春筍般湧出。

在結構生物學方面的廣泛應用，在很大程度上也側面促使冷凍電鏡技術獲得諾貝爾化學獎。

如今，在冷凍電鏡技術的推進下，結構生物學已經進入了一個新的階段，很多重要的蛋白結構難題都在逐漸被一一攻克。接下來可能需要要考慮更多的不是解結構技術手段，而是結構生物學應該怎麼走才能更好地服務於其他生化細胞等基礎生物學分支。不再一枝獨秀，回到生命科學大家庭，來更好的為生命科學殿堂做出它應有的貢獻。