Catherine Oikonomou是加州理工學院Grant Jensen實驗室的一名研究科學家。她與Grant一起共事約 9 年,研究方向為基于冷凍電子斷層掃描(cryo-ET)技術的結(jié)構細胞生物學。
Grant 最喜歡引用偉大的已故加州理工學院物理學家 Richard Feynman 的名言來介紹他們的工作:
對于諸多基本的生物學問題,要想找到答案是非常容易的:直接去看就好了!
要想了解細胞的工作原理,他們認為較好的方法是用冷凍電鏡來進行直接觀察,而使用cryo-ET可以更直觀地觀察到細胞內(nèi)的三維結(jié)構。
了解細胞冷凍電子斷層掃描技術
使用細胞冷凍電子斷層掃描技術,無需脫水或染色,只要將其原生狀態(tài)保存在玻璃態(tài)冰中即可觀察到完整的細胞內(nèi)部結(jié)構。使用該技術可觀察到大分子復合物在細胞內(nèi)的的形狀和分布。這其中不僅僅是一個單一的蛋白質(zhì)或復合物,而是冷凍瞬間細胞內(nèi)部的生物機制。正如 Feynman 所預言的,這種*的技術為我們提供了關于細胞生物學的諸多基本問題的答案——甚至還包括最小的單細胞生物:細菌和古生菌。

細菌通過組裝專門的 IV 型分泌系統(tǒng) (T4SS),將molecular cargo注入到靶細胞內(nèi)。利用冷凍電子斷層掃描技術,科學家 Chang 和 Shaffer 等人第一次公布了與體內(nèi)癌癥相關的 T4SS 結(jié)構,并解析了幽門螺桿菌遇到胃上皮細胞時所產(chǎn)生的*的膜質(zhì)附屬物結(jié)構。(圖片 © 2016 Oikonomou, C., Chang, YW. & Jensen, G. Nat Rev Microbiol 14, 205–220)
在這種新技術的推動下,我們對結(jié)構微生物學的理解飛速發(fā)展,但相關教育的推進速度卻要慢得多。細胞生物學和微生物學的教科書不僅更新速度緩慢,過程也十分艱難。這樣一來,學生們從書本中往往了解到的是幾十年前的科學發(fā)現(xiàn),沒有機會看到我們在近十年中取得的知識飛躍。由于冷凍電鏡價格昂貴,只能由受過嚴格訓練的專家來操作,所以學生們也沒有機會親自感受冷凍電鏡的魅力。
自從 Grant 2002 年在加州理工學院創(chuàng)辦實驗室以來,他們小組的科學家已經(jīng)獲得了超過 40000 張的細胞斷層圖。為了探索生物學問題的答案,他們已經(jīng)用冷凍電鏡觀察了幾十個不同菌種的細菌和古生菌。他們將相關的研究成果發(fā)表,并在 2018 年開始探索如何通過建立一個廣泛的、基于區(qū)塊鏈的公共數(shù)據(jù)庫,與科學界共享所有的數(shù)據(jù)。此外,我們也認為這些圖像可以吸引更廣泛的受眾,比如非專業(yè)人員——無論是醫(yī)學實習生還是生物學愛好者——都會希望可以看到細菌和古生菌的真實面貌。

免費課程資源
2020 年 12 月,Jensen Lab在加州理工學院圖書館上線了網(wǎng)絡版《細菌和古生菌細胞結(jié)構圖集》。這是一本免費的教科書,以寓教于樂的方式講解冷凍電子斷層掃描技術,并根據(jù)當前技術成果及時更新內(nèi)容。
《細菌和古生菌細胞結(jié)構圖集》作為一本開源多媒體教科書,以從未有過的形式展示了微生物細胞內(nèi)部結(jié)構,其中包含有大約 150 組效果非常好的冷凍斷層掃描圖像及動畫。
—— 詹森實驗室 (@theJensenLab) 2020年12月23日
”
Catherine Oikonomou 是加州理工學院Jensen實驗室的一名研究科學家?!都毦凸派毎Y(jié)構圖集》由 Oikonomou 和Jensen實驗室研究員 Grant Jensen 與加州理工學院圖書館聯(lián)合推出。

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掃描左側(cè)二維碼,獲取網(wǎng)盤下載鏈接,免費下載《細菌和古生菌細胞結(jié)構圖集》
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