低温電子顕微鏡による構造生物学と細胞生物学の架け橋
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公開日: 2024年04月03日
低温電子顕微鏡による構造生物学と細胞生物学の架け橋
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07198-2
エヴァ・ノガレス & ジュリア・マハミド
Nature 628巻 47-56ページ (2024)この記事を引用する
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メトリクス詳細
要旨
ほとんどの生命科学者は、細胞内プロセスの仕組みを理解するには、それに関与する高分子に関する構造的知識が必要であることに同意するだろう。例えば、DNAの二重らせん構造を解読することで、遺伝情報がどのように保存され、コピーされ、修復されるのかについての本質的な側面が明らかになった。しかし、構造生物学は還元主義的であるため、大量の高分子を精製する必要がある。低温電子顕微鏡（cryo-EM）の出現は、大規模で機能的な複合体や、一般に発現、精製、結晶化が困難なサンプルの研究を大いに促進した。とはいえ、低温電子顕微鏡は依然として精製を必要とするため、高分子が活動し共存する自然の状況とは異なる場所での可視化が必要となる。逆に、細胞生物学者は、その空間的・時間的な範囲を拡大し続ける多くの急速な進化を遂げる技術を用いて細胞をイメージングしてきたが、化学を理解できる解像度には常にほど遠い。このように、構造生物学と細胞生物学は、細胞の内部構造について、相補的でありながらつながりのないビジョンを提供している。ここでは、クライオ電子顕微鏡とクライオ電子線トモグラフィーの相互作用が、高分子をその場で可視化する架け橋として、高分子が複雑な混合物中で相互作用しているとき、あるいは最終的には細胞内部で相互作用しているときの、高分子の包括的な構造描写を生み出す大きな可能性を秘めていることを論じる。
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謝辞
本総説に図表を提供してくださった方々に感謝する。本総説に掲載する図表を提供してくださった方々に感謝するとともに、参考文献の数が限られているため引用できなかった優れた業績を持つ方々にお詫び申し上げる。E.N.は、米国国立衛生研究所（R35GM127018）、欧州研究評議会（ERC-2022-SYG 101071583）の支援を受け、Howard Hughes Medical Institute Investigatorである。J.M.は、J. Dobbsの貴重な助力、EMBLからの支援、European Research Council starting grant (3DCellPhase- 760067)、Chan-Zuckerberg Initiative grant for Visual Proteomicsを受けた。
著者情報
著者および所属
分子細胞生物学部門、定量的生物医学研究所、カリフォルニア大学バークレー校、カリフォルニア州、米国
エヴァ・ノガレス
分子生物物理学・統合バイオイメージング、ローレンス・バークレー国立研究所、米国カリフォルニア州バークレー
エヴァ・ノガレス
ハワード・ヒューズ医学研究所、米国カリフォルニア州バークレー
エヴァ・ノガレス
構造・計算生物学ユニット、欧州分子生物学研究所（EMBL）、ドイツ・ハイデルベルク
ジュリア・マハミド
ドイツ、ハイデルベルク、欧州分子生物学研究所（EMBL）、細胞生物学・生物物理学ユニット
ジュリア・マハミド
貢献
E.N.とJ.M.は原稿の構想、執筆、編集に貢献した。
対応著者
Eva NogalesまたはJulia Mahamidにご連絡ください。
倫理申告
競合利益
著者らは競合する利益はないと宣言している。
査読
査読情報
Nature誌は、A. Radu Aricescuおよび本論文の査読に貢献した他の匿名の査読者に感謝する。
追加情報
出版社注：Springer Natureは、出版された地図の管轄権の主張および所属機関に関して中立を保っています。
権利と許可
シュプリンガー・ネイチャーまたはそのライセンサー（学会またはその他のパートナーなど）は、著者またはその他の権利者との出版契約に基づき、本論文の独占的権利を有する。
転載と許可
この記事について
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この記事の引用
Nogales、E., Mahamid、J. 低温電子顕微鏡による構造生物学と細胞生物学の橋渡し. Nature 628, 47-56 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07198-2
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受領
2023年7月18日
受理
2024年2月13日
掲載
2024年04月03日
発行日
2024年04月04日
DOI
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07198-2
テーマ
細胞イメージング
クライオ電子トモグラフィー
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