Modellierung von Liganden in Karten aus der Elektronenkryomikroskopie

Wir sind daran interessiert, die physiologischen Prozesse zu verstehen, die in der gesamten Zelle ablaufen, insbesondere an der Membrangrenzfläche. Wir verwenden Kryo-EM als Haupttechnik und arbeiten an verschiedenen interessanten und herausfordernden biologischen Problemen, indem wir mehrere makromolekulare Komplexe untersuchen. Die Bestimmung der Strukturen von Membranproteinen und anderen labilen Komplexen war vor einigen Jahrzehnten eine Herausforderung.

Technische Fortschritte in der Kryo-EM, einem neuartigen Detergens- und Lipidmimetikum, ebneten jedoch den Weg für eine schnelle Strukturbestimmung dieser Komplexe. Diese Strukturen können nun mit hoher Auflösung erhalten und möglicherweise in der Wirkstoffforschung eingesetzt werden. Zu den Herausforderungen bei der Einzelpartikel-Kryo-EM gehören die Aufnahme stabiler und homogener Proben, die Einbettung der Probe in zufälliger Ausrichtung in dünnes Eis, die Verarbeitung einer großen Anzahl von Bildern mit geringem Signal-Rausch-Verhältnis und die genaue Bestimmung der Winkelausrichtung und Klassifizierung während der 3D-Rekonstruktion.

Die Identifizierung und Modellierung kleiner Moleküle in Kryo-EM-Karten von Ligandenproteinkomplexen ist aufgrund des inhärenten Rauschens in den Daten und der isotropen und geringen Kartenauflösung, der Probenheterogenität und der Ligandenflexibilität eine Herausforderung. Dieses Protokoll ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Identifizierung und Modellierung von Liganden und Lösungsmittelmolekülen in Kryo-EM mit niedriger bis mittlerer Auflösung.