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科技日報記者 張佳欣

冷凍電子斷層成像（Cryo-ET）是一種提供細(xì)胞環(huán)境和封閉生物分子的詳細(xì)三維（3D）圖像的強(qiáng)大技術(shù)。由德國馬克斯·普朗克分子生理學(xué)研究所研究團(tuán)隊開發(fā)的一種軟件TomoTwin，可在擁擠的細(xì)胞中挑選蛋白質(zhì)?；谏疃榷攘繉W(xué)習(xí)的這款新開源工具，使科學(xué)家能以高精度和高通量定位幾種蛋白質(zhì)，而無需每次手動創(chuàng)建或重新訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《自然·方法》雜志上。

圖中大分子粒子根據(jù)其結(jié)構(gòu)排列，使用戶能夠識別和定位細(xì)胞內(nèi)的不同大分子。圖片來源：德國馬克斯·普朗克分子生理學(xué)研究所

TomoTwin軟件克服了許多現(xiàn)有工具的障礙：它學(xué)會在斷層圖像中挑選形狀相似的分子，并將它們映射到幾何空間。在學(xué)習(xí)過程中，它將相似的蛋白質(zhì)放置在彼此附近的系統(tǒng)會得到獎勵，否則會受到懲罰。

該軟件為直接在細(xì)胞環(huán)境中自動識別和定位蛋白質(zhì)鋪平了道路，擴(kuò)大了Cryo-ET的潛力。Cryo-ET有可能破譯生物分子在細(xì)胞內(nèi)的工作，并進(jìn)一步揭示生命的基礎(chǔ)和疾病的起源。

在TomoTwin軟件生成的新圖譜中，研究人員可分離并準(zhǔn)確識別不同的蛋白質(zhì)，并利用這一點來定位它們在細(xì)胞內(nèi)的位置。此外，該軟件的一個優(yōu)勢是，通過取消訓(xùn)練步驟，甚至可在本地計算機(jī)上運行。

目前，該軟件可在細(xì)胞中定位大于15萬道爾頓的球狀蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)復(fù)合體。未來，研究團(tuán)隊的目標(biāo)是定位膜蛋白、絲狀蛋白和較小尺寸的蛋白。

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