上海交通大学刘小果Small Structures综述：冷冻电镜解析DNA纳米结构极其复合物
冷冻电子显微镜技术(Cryo-EM)利用数以万计的二维(2D)投影图像重构样品粒子的三维(3D)结构、揭示其原位形态，被广泛应用于生物学、材料科学和化学领域。在过去的几十年中，Cryo-EM在DNA纳米技术领域中引起了越来越多的关注。DNA纳米技术利用DNA链作为自组装单元来构建从几纳米到几百纳米的各种均一DNA纳米结构。自1980年代以来，经过数十年的发展，DNA纳米技术目前允许人们自定义创建复杂且可编程的结构。在早期，DNA纳米结构是否成功折叠只能通过凝胶电泳中不同的迁移率来判断。之后，原子力显微镜(AFM)和传统透射电子显微镜(TEM)成为两种最广泛采用的表征技术。但是，它们只能提供样本的表面或投影信息。而Cryo-EM可以提供样品在溶液中精准的三维信息，使得更好地理解和指导DNA纳米结构的设计成为可能。
上海交通大学樊春海课院士团队刘小果副教授系统综述了Cryo-EM在DNA纳米技术领域的应用和发展。该综述简要介绍了Cryo-EM基本原理，分享了Cryo-EM对各种经典DNA三维结构以及复杂DNA结构复合物的表征工作，讨论了Cryo-EM数据指导优化DNA纳米结构设计的方法，总结了DNA纳米结构的Cryo-EM解析从低分辨率到高分辨率、对称到不对称结构、单一到复合结构的历史演变过程。
图1. Cryo-EM解析的典型DNA三维结构及DNA-蛋白复合结构
作者们首先介绍了Cryo-EM表征DNA纳米结构的一般流程，着重讨论了数据处理原理及方法。接着，概述了2004年来DNA纳米结构解析伴随着Cryo-EM技术的共同发展历程。在这期间，Cryo-EM的作用经历了确证DNA纳米结构的形成，统计DNA纳米结构的多种构象分布，利用DNA纳米结构的对称性提高分辨率从而构建原子模型，解析非对称DNA纳米结构等阶段。之后，讨论了Cryo-EM解析DNA与蛋白质复合物的相关工作。最后，作者们分享了该领域面临的挑战和机遇，例如从框架DNA纳米结构复合物的Cryo-EM分析方面，展望了DNA纳米结构辅助解析小蛋白和膜蛋白等结构的未来发展方向。
论文信息：
Cryogenic electron microscopy for resolving DNA nanostructures and their complexes
Muchen Pan, Jiye Shi, Lihua Wang, Chunhai Fan, Xiaoguo Liu*
Small Structures
DOI: 10.1002/sstr.202100053
点击左下角「阅读原文」，查看该论文原文。
Small
Structures
期刊简介
Wiley旗下的Small Structures创立于2020年。作为Small的姊妹期刊，Small Structures旨在成为发表关于亚宏观尺度结构研究的多学科、跨领域、顶尖旗舰期刊。稿件领域包括但不限于化学、物理、材料、工程和生命科学，类型包括原创研究、综述、展望、评论等。
WILEY
相关阅读
Wiley China
Wiley China
Wiley China
MaterialsViews
Wiley旗下材料科学类期刊官方微信平台
推送材料科研资讯｜访谈材料大咖新秀
分享撰稿投稿经验｜关注最新招聘信息
点击“分享”，给我们一点鼓励吧~