为了突破这些困境,来自英国的研究团队(The Rosalind Franklin Institute、University of Glasgow、University of Oxford 等机构的研究人员)开展了深入研究。他们将目光聚焦于氙等离子体聚焦离子束铣削技术,试图探索其在高压冷冻样本薄片制备中的应用潜力。经过一系列实验,研究人员取得了令人瞩目的成果,相关研究发表在《Nature Communications》上。
薄片背面的损伤:在薄片背面观察到无明显生物特征的区域,包括条纹层和平均长度为 0.72 μm 的无定形区域。通过对比 4 nA 和 60 nA 制备的薄片,发现 60 nA 制备的薄片无定形区域更长。但通过 B 因子分析,在无定形区域与薄片其他部分边界附近的核糖体,其 B 因子在不同距离组间无显著差异,表明在微米尺度上,无定形区域边界外没有可检测到的损伤传播。
氙 PFIB 表面损伤穿透薄片的深度:利用 B 因子分析量化离子束损伤从铣削表面向薄片内部传播的深度。结果发现,距离铣削表面越近的核糖体,B 因子越高,分辨率越低。在距离表面 30 nm 内,结构质量显著下降,30 - 45 nm 之间损伤影响变得微不足道。通过对不同距离粒子集的 STA 分析,也证实了距离铣削表面小于 30 nm 的粒子集得到的结构分辨率较低。
研究结论和讨论部分表明,研究人员成功改进了利用氙 PFIB 铣削制备高压冷冻样本薄片的方法,提高了通量并减少了冰污染。该方法可常规制备适合 cryo - ET 的薄片,成功率和薄片厚度与当前其他方法相当。通过确定大肠杆菌 70S 核糖体 4.0 ? 的分辨率结构,证明了该方法在高分辨率原位结构生物学研究中的适用性。虽然在薄片背面观察到无定形和条纹区域,但 B 因子分析显示其对高分辨率 STA 影响不大。同时,研究明确了氙 PFIB 铣削造成的表面损伤深度,为后续研究选择离子源和优化实验条件提供了重要参考。这项研究为结构细胞生物学研究开辟了新道路,有助于更深入地探索细胞内大分子的结构与功能关系,推动生命科学领域的发展。