코로나 바이러스 가장 정밀한 사진 공개 되었다
이전에는 불가능했던 상세한 바이러스 입자 사진을 볼 수 있게 됐다.
이는 바이러스 구조를 훨씬 정확하게 파악할 수 있게 함으로써 이른 시일 안에 백신을 개발하는 데 큰 도움을 주고 있다.
하지만 지금까지 나온 상세한 바이러스 입자 이미지들은 주로 과학적 분석을 위해 컴퓨터를 이용해 시각화한 것이나 여러 조각 이미지를 합성한 것이었다.
초저온 전자현미경의 단층촬영(cryo-ET) 기법으로 촬영한 실제 바이러스의 상세한 전체 사진이 최근 공개됐다.
시시각각 움직이는 바이러스를 순간 동결시켜 찍은 첫 입체 사진이다.
실물 사진은 오스트리아 비엔나의 과학이미지 전문업체 나노그래픽스(Nanographics)가 중국 칭화대의 촬영 데이터를 토대로 확보했으며, 입체화는 사우디아라비아의 킹압둘라과학기술대(KAUST)의 도움을 받아 완성했다고 이 회사는 밝혔다.
전자현미경
전자현미경은 전자빔을 광원으로 이용하는 현미경으로, 전자의 파장이 가시광선의 10만 배 이상 짧으므로 광학현미경보다 월등히 높은 해상도를 가져 원자수준 이하의 해상도로 물체를 관찰하는 것이 가능하다.
약 50pm(50 x 10-12m)의 해상도로 분해가 가능하며 광학현미경의 경우 보통 2,000배의 배율로 관찰할 수 있지만, 전자현미경의 경우 약 10,000,000배율로 관찰이 가능하다.
전자현미경은 광결정부터, 단백질 분자, 세포 그리고 세포의 조직 등 다양한 샘플을 관찰할 수 있고, 단백질의 경우 샘플을 초저온상태로 관찰하여 원자 수준의 해상도로 단백질의 구조 분석이 가능하다.
전자현미경은 광학현미경과 비교하면 뒤집힌 형태로 되어 있다.
전자빔(Electrongun)이 전자현미경의 위에서 광원으로 작용하고, 여러가지 렌즈가 배열되고, 시료(Speciman)는 콘덴서렌즈(condenserlens)와 사물렌즈(objectivelens) 사이에 존재하고 형광판(Fluorescentscreen)이나 카메라를 사용하여 그 이미지를 얻는다.
초저온 전자현미경 (cryo Electron Microscope, Cryo EM)
cryoEM은TEM의 한 종류로, 시료를 초저온(액체질소 온도)에서 TEM이미지를 획득하는 현미경으로, 최근 단백질의 구조에 대한 연구방법론으로 주목받고 있다.
몇 년 전까지는cryoEM으로 원자 수준의 해상도 구조를 규명하는 것이 불가능하였으나, 최근 검출기의 발달과 이미지를 프로세싱하는 알고리즘의 발달로 인해cryoEM을 이용하여 단백질의 원자수준 해상도 구조 규명이 가능하여 졌다.
2017년에는 고해상도 생체 분자구조를 위한cryoEM개발로 자크 뒤보세(JacquesDubochet), 요킴 프랭크(JoachimFrank), 리차드 헨더슨(RichardHenderson)이 노벨화학상을 수상하였다.
초저온 전자현미경을 이용한 단분자 분석법은 단백질과 같은 시료로부터 얻은 2D 이미지로부터 3차원 구조를 규명하는 방법이다.
단백질의 3차원 구조를 규명하기 위해서 시료를 비결정 얼음(vitreousice) 상태로 만든다.
이렇게 비결정에 존재하는 단백질 시료에 전자빔을 조사해 단백질 구조가 투과된 2D 이미지를 획득한다.
비결정 얼음 상태에서는 단백질의 방향성이 다양하므로 이러한 시료로부터 다양한 방향으로 투과된 2D 이미지를 획득한다. 투영된 2D 이미지의 경우, 단백질 시료가 파괴되지 않을 정도의 약한 전자에너지를 이용하여 획득하기 때문에 시그널이 매우 약한 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 단분자로부터 투영된 2D 이미지를 수십만 ~ 수백만개를 획득한다.
이렇게 획득한 이미지를 같은 방향성 끼리 분류하는 2DClassaveraging을 수행하여 선명한 2D 투영 이미지를 획득한다.
이렇게 획득한 2Dclassaverage로 부터 역으로 3차원 정보를 계산하여 단백질의 3차원 구조를 규명한다.
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