在人體內，有數(shù)千不同的蛋白質。每個蛋白質都有獨特的形狀，這樣決定了它們獨特的功能?？茖W家們至今都有很難捕捉單個蛋白的圖像。問題在于，高功率成像工具往往會抹導致脆弱的蛋白質結構發(fā)生破壞，因此研究人員拍攝數(shù)以百萬計的照片，來全面地了解一種蛋白質的晶體結構。這些工具所產(chǎn)生的圖像，通常是模糊的，并且一些蛋白質不能被拍照，因為它們無法形成晶體。

　　現(xiàn)在，一個研究團隊已經(jīng)可以用新的石墨烯材料來采集單個蛋白的圖像。根據(jù)最近公布的arXiv上的一項研究，這種使用全新材料石墨烯獲得的蛋白質圖像是第一個針對單個蛋白質的高分辨率圖像。

　　捕捉單個蛋白質的圖像時，研究人員將蛋白質的溶液霧化，并混合到非常薄的石墨烯片上。然后他們使用了低能量的全息電子顯微鏡，通過彈跳電子束來撞擊蛋白質，然后記錄這些電子與其它電子的如何相互作用產(chǎn)生的圖像。這種低能量的電子束可以保證蛋白質結構不會出現(xiàn)太大的破壞。不同于以前其他成像方法，研究人員使用全息電子顯微鏡可以保證蛋白質結構的完整性和可靠性。利用計算機技術，研究人員使用了全息電子顯微鏡產(chǎn)生的圖像來重建蛋白質的原始結構。

　　細胞色素C圖像。A)從全息電子顯微鏡獲取的細胞色素C蛋白的圖像。B)三種不同的蛋白質觀察角度的重建。C)使用電子計算機技術來數(shù)字重建的蛋白質的不同角度的模型。

　　(圖片來自：Jean-Nicolas Longchamp et al, 2015, arXiv)

　　研究人員試圖將自己解析的結構與幾種已經(jīng)廣為人知的蛋白質結構做對比，比如血紅蛋白(在紅血球中攜帶氧氣的蛋白)，牛血清白蛋白(在實驗室常用的蛋白)和細胞色素C(細胞內的電子轉移在他)。他們比較了所得圖像，并與其他成像技術獲得的圖像做對比，并發(fā)現(xiàn)，他們的照片有更高的清晰度。研究人員接下來希望獲取其他未解析過的蛋白質圖像。如果科學家更好地了解蛋白質結構，他們可以找可能存在的錯誤折疊的蛋白、如阿爾茨海默氏癥，帕金森氏和亨廷頓氏病相關的蛋白質，這對于人類健康和基礎生物學的研究大有益處。