单颗粒生物大分子原子分辨三维重构的理论基础研究

国际上冷冻电镜病毒三维重构有三个实验室已经达到4埃左右的分辨率，下一阶段面临着更为严峻的挑战，即用冷冻电子显微学方法能否象X射线结构分析一样定出单颗粒生物大分子中原子的坐标来。近年来，随着我国国力的增强，国家科技部的重视，国际先进的冷冻电镜实验室相继或即将问世。从国际和国内的需求出发，提供冷冻电镜原子分辨三维重构的理论基础，开发新的、更加先进的软件已成为迫切需要。要达到原子分辨我们计划从如下三方面着手：一是用与客体对称性一致的对称匹配函数对单颗粒生物大分子进行重构以抑制噪音提高分辨率；二是对仪器传递函数进行更精确的校正；三是对出射面波函数进行电子动力衍射校正。我们最近用有机分子进行模拟计算发现随着样品厚度的增加出射面波函数只能反映出原子团的结构，而对其进行动力衍射校正后却能重构出原子位置，因此，从理论上说明用电子显微学的方法能够像X-射线结构分析一样达到原子分辨。