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電鏡分析系統

                                                                                      系統簡介

        電鏡分析系統隸屬于國家蛋白質科學中心•上海,作爲國家級科研服務系統,設計伊始便旨在打造成爲國際一流的蛋白質科學研究實驗平台。系統配備了全球一流的低溫冷凍透射電鏡並組建了數據處理模塊,具備了高水平的蛋白質結構生物學研究能力,能夠提供國內外用戶良好的實驗研究條件。
        電鏡分析系統主要運用低溫冷凍透射電鏡,並探索相關硬件及計算三維重構技術的發展與應用,以期達到對生物超大分子複合體的高分辨率三維結構解析。該技術又分爲單顆粒重組及三維斷層成像。目前應用單顆粒重組技術可達到近原子分辨率(~3-4 Å),而應用斷層成像技術可以直接觀測複合體或細胞器的在細胞或組織中的原位結構信息。因此,該技術已成爲結構生物學架設在從原子到細胞分辨尺度之間的重要橋梁。低溫冷凍電鏡技術的優點在于:樣品無需結晶;可以在毫秒時間內將樣品快速冷凍在玻璃態的冰中,保存樣品在接近天然的狀態中;尤其適合應用于超大分子複合體(分子量通常大于150 kDa),而且樣品需求量很低(20~50 ug量級即可開展試驗);並可解析具有一定動態性及不均一性的樣品。因此,該技術與其它結構生物學手段形成很好的互補。電鏡分析系統現配有三台FEI低溫冷凍透射電子顯微鏡,包括:300千伏場發射Titan Krios(配有先進的Cs球差矯正器、Falcon直接電子探測器及Gatan GIF能量過濾器等新型配件),200千伏場發射TF20,以及120千伏LaB6光源的T12。樣品制備模塊可滿足快速冷凍制樣(plunge freezing)、負染樣品制備、高壓冷凍、超薄切片、免疫和組織細胞切片分析等制樣要求。
        數據處理模塊可進行大型計算機集群運算、高性能圖像處理、海量數據量存儲及相關軟件的自主開發等。我們將致力于建立一個先進、高效的集成化電鏡分析系統,爲國內外同行提供先進的技術平台,開展高水平的蛋白質科學基礎和應用研究,並積極培養熟練掌握冷凍電鏡技術的優秀專業人才。

 

 

       Titan Krios 300kV場發式電鏡屬于當今國際最高端的冷凍電鏡設備,並且本中心的該台配備了球差矯正器,能量過濾器(GIF)和直接電子探測相機(Falcon II)等先進附件,極大的提高了其功能。可實現單顆粒和雙軸斷層三維重構的高通量數據自動收集。主要技術參數:工作電壓80-300kV可調,信息分辨率0.14nm。

 

 

       Tecnai G2 F20 200kV場發射透射電鏡一台,配備有4K x 4K 的Eagle CCD相機和電子斷層掃描操作程序包以及Gatan626、CT3500冷凍樣品杆。 200kV場發式透射電鏡目前世界上使用最廣泛,在單顆粒重構、電子晶體學和電子斷層重構等三方面都有成熟應用,有廣泛用戶需求。主要技術參數:點分辨率 0.27納米, 線分辨率 0.144納米,信息分辨極率0.2nm。

 

 

        Tecnai G2 Spirit 120kV透射電鏡以LaB6爲電子源,配備有4K x 4K 的Eagle CCD相機和電子斷層重構操作程序包,可進行細胞組織切片觀察、負染樣品觀察和冷凍樣品的初步檢測。主要技術參數:信息分辨極率0.34nm。

 

 

配套設施簡介

       爲了獲得高清晰、高分辨率的實驗結果,實驗後期成像固然很關鍵,但是前期樣品的處理和制備也尤爲重要,因此我們引入了配套的制樣裝置,極大地方便廣大用戶的科研研究。

       本系統目前能夠提供負染樣品制備、快速冷凍樣品制備、高壓冷凍與冷凍替代服務、包埋塊制備、常溫與冷凍超薄切片等技術的相關服務。

       

 

 

數據處理模塊

        第四系統數據處理模塊配備30台曙光刀片服務器,共960個主頻爲2.5GHZ的內核,以及以副本方式容錯的72TB存儲容量。並爲數據的圖形界面化處理提供了13台配備Nvidia Q4000顯卡的高性能圖形工作站,每台工作站上安裝電鏡領域的常用軟件,如EMAN,Xmipp,Relion,Frealign等,可進行生物超大分子複合體的三維重構。

 

                                                                                      特點:計算機性能卓越、存儲容量大、圖像處理能力強。

 

 

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