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技术优势

更高的图像衬度
更低的背景噪音

更高的导电性

更丰富的取向分布

更少的样品浓度
更高的分辨率

GraFuture应用场景

浓度较低(百纳摩左右)的
生物大分子

性质敏感
易于变性的生物大分子

分子量较小(低至100kDa以内)的
生物大分子

利用常规载网优势取向
问题严重的生物大分子

关于GraFuture

技术介绍

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]
水木未来最新推出的冷冻电镜石墨烯载网GraFutureTM是一种还原氧化石墨烯支撑膜,由水木未来创始人、清华大学生命科学学院院长王宏伟教授及其团队发明,为公司的核心技术之一,拥有自主知识产权。

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图1 氧化还原石墨烯载网与普通电镜载网

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图2 石墨烯(左)和多孔碳膜(右)上生物分子的分布[2]

GraFuture应用案例

案例一:

2020年11月27日,西湖大学施一公教授团队发表在Science上的“Mechanism of spliceosome remodeling by the ATPase/helicase Prp2 and its coactivator Spp2”,解析了包含Prp2和Spp2的Bactcomplex的电镜结构。在该项工作中,Prp2(分子量为100kDa)的冷冻电镜冷冻样本正是用还原氧化石墨烯载网制备的,分辨率达到2.8 Å [6]


图3 分辨率2.5 Å的活化剪接体Bact复合体冷冻电镜结构



案例二:

2020年9月21日,北京生命科学研究所郑三多教授团队提交在 bioRxiv预印本上的“Cryo-EM structure of S-Trimer, a subunit vaccine candidate for COVID-19”,分别解析了新冠病毒S蛋白三聚体的野生型(WT)和突变型(MT)冷冻电镜结构。该项工作的冷冻电镜数据收集全部在水木未来电镜平台完成,实验使用了还原氧化石墨烯载网,最终解析的分辨率分别是3.2 Å和2.8 Å[7]




图4 新冠病毒S蛋白三聚体的野生型(WT)和突变型(MT)冷冻电镜三维结构模型



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, Wang R, Yan C, et al. Mechanism of spliceosome remodeling by the ATPase/helicase Prp2 and its coactivator Spp2[J]. Science, 2020.
  7. Ma J, Su D, Huang X, et al. Cryo-EM structure of S-Trimer, a subunit vaccine candidate for COVID-19[J]. BioRxiv, 2020.





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