技术优势
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更高的图像衬度
更低的背景噪音
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更高的导电性
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更丰富的取向分布
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更少的样品浓度
更高的分辨率
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更高的分辨率
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GraFuture™应用场景
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浓度较低（百纳摩左右）的
生物大分子
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生物大分子
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性质敏感
易于变性的生物大分子
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易于变性的生物大分子
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分子量较小（低至100kDa以内）的
生物大分子
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生物大分子
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利用常规载网优势取向
问题严重的生物大分子
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问题严重的生物大分子
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关于GraFuture™
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技术介绍
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石墨烯（Graphene）自2004年Novoselov等通过机械剥离法成功从石墨中分离以来，成为自然界可以稳定存在的第一个二维材料。利用石墨烯制备过程中表面产生的缺陷和基团，可以对石墨烯进行功能化修饰，使石墨烯的某些性质发生改变，得到石墨烯衍生物。功能化的石墨烯及其衍生物具备了更好的水溶性及生物相容性等[1-4]。氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）和还原氧化石墨烯( Reduced Graphene Oxide，RGO)的区别在于石墨烯碳晶格中官能团的类型和分布。氧化石墨烯也是还原氧化石墨烯的制备原料，且氧化石墨烯载网已被证实能够成功用以冷冻电镜结构重构[5]。
图1 氧化还原石墨烯载网与普通电镜载网
图2 石墨烯(左)和多孔碳膜(右)上生物分子的分布[2]
应用案例
应用案例
案例一：
2020年11月26日，施一公教授团队Mechanism of spliceosome remodeling by the ATPase/helicase Prp2 and its coactivator Spp2的工作中，获得了高分辨率的酿酒酵母剪接体Bact complex的电镜结构，观察到了以前未在结构研究中观察到的RNA解旋酶/ATP酶Prp2、其激活因子G-patch蛋白Spp2。研究中的Bact complex样品正是由还原氧化石墨烯载网制备的，在报道中的Bact complex分辨率达到2.5Å，其中的Prp2结构域分辨率达到2.9Å[6]。
（A）分辨率达到2.5Å的Bact complex剪接体；（B）分辨率达到2.9Å的Prp2结构域
案例二：
2022年6月29日，清华大学王宏伟团队发表在Nature上的Structural insights into dsRNA processing by Drosophila Dicer-2–Loqs-PD解析了Dcr-2-Loqs-PD在apo状态和Dcr-2-Loqs-PD-50 bp dsRNA二聚体在初始dsRNA结合状态的电镜结构。该项工作中，Dcr-2-Loqs-PD 和Loqs-PD-50 bp dsRNA二聚体的冷冻电镜样本正是利用还原氧化石墨烯载网制备的，分辨率分别达到3.3Å和3.1Å[7]。
（A）分辨率为3.3Å的apo状态下的Dcr-2-Loqs-PD；（B）分辨率为3.1Å的Dcr-2-Loqs-PD-50 bp dsRNA二聚体
案例三：
2022年4月6日，清华大学肖百龙与李雪明团队合作在Nature上发表了文章Structure deformation and curvature sensing of PIEZO1 in lipid membranes中解析了处在脂质体囊泡中的超大分子量PIEZO1复合物（0.879 MDa）的电镜结构，该电镜结构的样本由还原氧化石墨烯载网制备，位于蛋白脂质体囊泡中的弯曲状态的PIEZO1蛋白的分辨率达到3.46Å[8]。
（A）处于脂质体囊泡中的PIEZO1冷冻电镜照片；（B）分辨率达到3.46Å的脂质体囊泡中弯曲状态下的PIEZO1蛋白
参考文献：
1. Fan X, Wang J, Zhang X, et al. Single particle cryo-EM reconstruction of 52 kDa streptavidin at 3.2 Angstrom resolution[J]. Nature Communications, 2019.
2. Zheng L, Chen Y, Li N, et al. Robust ultraclean atomically thin membranes for atomic-resolution electron microscopy[J]. Nature Communications, 2020.
3. Liu N, Zhang J, Chen Y, et al. Bioactive Functionalized Monolayer Graphene for High-ResolutionCryo-Electron Microscopy.[J]. Journal of the American Chemical Society, 2019.
4. Han Y, Fan X, Wang H, et al. High-yield monolayer graphene grids for near-atomic resolution cryoelectron microscopy[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019.
5. Palovcak E, Wang F, Zheng S, et al. A simple and robust procedure for preparing graphene-oxide cryo-EM grids[J]. Journal of Structural Biology, 2018.
6. Bai R, Wan R, Yan C, Jia Q, Lei J, Shi Y. Mechanism of spliceosome remodeling by the ATPase/helicase Prp2 and its coactivator Spp2. Science, 2021.
7. Su S, Wang J, Deng T, Yuan X, He J, Liu N, Li X, Huang Y, Wang HW, Ma J. Structural insights into dsRNA processing by Drosophila Dicer-2-Loqs-PD. Nature, 2022.
8. Yang X, Lin C, Chen X, Li S, Li X, Xiao B. Structure deformation and curvature sensing of PIEZO1 in lipid membranes. Nature, 2022.
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