(資料圖)
科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣
冷凍電子斷層成像（Cryo-ET）是一種提供細(xì)胞環(huán)境和封閉生物分子的詳細(xì)三維（3D）圖像的強(qiáng)大技術(shù)。由德國(guó)馬克斯·普朗克分子生理學(xué)研究所研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的一種軟件TomoTwin，可在擁擠的細(xì)胞中挑選蛋白質(zhì)。基于深度度量學(xué)習(xí)的這款新開(kāi)源工具，使科學(xué)家能以高精度和高通量定位幾種蛋白質(zhì)，而無(wú)需每次手動(dòng)創(chuàng)建或重新訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《自然·方法》雜志上。
圖中大分子粒子根據(jù)其結(jié)構(gòu)排列，使用戶能夠識(shí)別和定位細(xì)胞內(nèi)的不同大分子。圖片來(lái)源：德國(guó)馬克斯·普朗克分子生理學(xué)研究所
TomoTwin軟件克服了許多現(xiàn)有工具的障礙：它學(xué)會(huì)在斷層圖像中挑選形狀相似的分子，并將它們映射到幾何空間。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，它將相似的蛋白質(zhì)放置在彼此附近的系統(tǒng)會(huì)得到獎(jiǎng)勵(lì)，否則會(huì)受到懲罰。
該軟件為直接在細(xì)胞環(huán)境中自動(dòng)識(shí)別和定位蛋白質(zhì)鋪平了道路，擴(kuò)大了Cryo-ET的潛力。Cryo-ET有可能破譯生物分子在細(xì)胞內(nèi)的工作，并進(jìn)一步揭示生命的基礎(chǔ)和疾病的起源。
在TomoTwin軟件生成的新圖譜中，研究人員可分離并準(zhǔn)確識(shí)別不同的蛋白質(zhì)，并利用這一點(diǎn)來(lái)定位它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)的位置。此外，該軟件的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，通過(guò)取消訓(xùn)練步驟，甚至可在本地計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
目前，該軟件可在細(xì)胞中定位大于15萬(wàn)道爾頓的球狀蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)復(fù)合體。未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是定位膜蛋白、絲狀蛋白和較小尺寸的蛋白。
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