タンパク質などの生体分子を近原子分解能でキャプチャできるイメージング技術「低温電子顕微鏡法（クライオEM）」が、2017年にノーベル化学賞を受賞しています。

最近では、新型コロナワクチンの標的となるSARS-CoV-2スパイクタンパク質の構造をマッピングするために使用されたりと、生命科学や医学、化学などで有用な同技術ですが、タンパク質のリアルタイム観察において弱点がありました。

こうしたなかスイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）の研究者らは、クライオEMの時間分解能を高める手法を開発しています。

マイクロ秒スケールでタンパク質の構造変化を捉える

クライオEMでは、サンプルをガラス質氷に埋め込むことで、染色、化学固定といった方法に比べてより生体内に近い状態で構造を画像化できます。

ただしタンパク質は、100万分の1～1000分の1秒以内の短いタイムスケールで絶えず構造を変化させているため、クライオEMでの観察は不完全なものでした。

今回EPFLの研究者らが開発したのは、マイクロ秒（100万分の1秒）のタイムスケールでタンパク質の構造変化を捉えられるクライオEM向けの手法です。

レーザーパルスでサンプルの「一時停止」状態を作り出す

同手法では、ガラス化したサンプルをレーザーパルスで急速に溶融。氷が溶けて液体になるので、細胞内の状態と同じようにタンパク質は構造を変えられます。

その後、数マイクロ秒でサンプルは再ガラス化されて「一時停止」状態を作り出すことで、クライオEMの時間分解能をタンパク質の変化のタイムスケールに合わせました。

これまでむずかしかったタンパク質のプロセスへのアクセスを可能にする同手法は、生命科学の前進に貢献してくれそうです。

参照元：Laser improves the time resolution of CryoEM/ EPFL News
（文・山田洋路）