在冷冻电镜中用 D₂O 替代 H₂O 可减少生物样品的辐射损伤

内容形式：摘要译文

辐射损伤限制了生物样品电子显微成像所能达到的分辨率。氢是此类样品中含量最丰富的原子；由于其质量较低，入射电子会使其获得最大的反冲能量，因此氢原子最容易在电子束照射下流失。以氘取代氢可使反冲能量减半，并使相关化学键略微更难断裂，但这种替代对玻璃化蛋白质晶体的保护作用尚未经过检验。我们采用 200 kV 低温电子衍射进行研究，结果表明，直接在 D₂O 中生长的鸡蛋清溶菌酶晶体，在 10⁻⁷ Å 处的布拉格衍射强度降至 1/e 之前，能够承受的剂量是 H₂O 中生长晶体的 1.7 倍（分别为 13.2 ± 1.0 和 7.7 ± 0.4 e⁻/Ų）；且每一颗 D₂O 中生长的晶体，其耐受时间都长于每一颗 H₂O 中生长的晶体。实现这一保护作用所需的氘代主要局限于溶剂以及蛋白质表面可交换的氢；这些氢形成维系晶格结构的氢键。无需通过在氘代培养基中表达来使蛋白质本身氘代。直接在 D₂O 中结晶只需对母液进行一次替换，为提高蛋白质晶体电子衍射中可用剂量提供了一种简便易行的策略。

关键词：冷冻电子显微镜 · 电子衍射 · 辐射损伤 · 氘代 · 蛋白质晶体

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.24.761413v1?rss=1