Name: インフルエンザウイルスのクライオ電子断層撮影法による赤血球凝集素のサブナノメートル分解能構造決定 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-11-07T12:50:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: 学ぶ インフルエンザウイルスの赤血球凝集素のサブナノメートル分解能構造決定法。クライオ電子断層撮影とサブトモグラム平均化により、受容体結合時の構造変化を可視化し、ウイルス形態と糖タンパク質の立体構造を詳細に解析する技術を習得できます。

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<ol><li>Young, L. N., Villa, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bringing+structure+to+cell+biology+with+cryo-electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Biophys%22%5BJournal%5D)">Bringing structure to cell biology with cryo-electron tomography.</a> Annu Rev Biophys. 52, 573-595 (2023).</li>
<li>Navarro, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+cryo-electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Mol+Biosci%22%5BJournal%5D)">Quantitative cryo-electron tomography.</a> Front Mol Biosci. 9, 934465(2022).</li>
<li>Hong, Y., Song, Y., Zhang, Z., Li, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryo-electron+tomography%3A+the+resolution+revolution+and+a+surge+of+in+situ+virological+discoveries%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Biophys%22%5BJournal%5D)">Cryo-electron tomography: the resolution revolution and a surge of in situ virological discoveries.</a> Annu Rev Biophys. 52, 339-360 (2023).</li>
<li>Turk, M., Baumeister, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+promise+and+the+challenges+of+cryo-electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22FEBS+Lett%22%5BJournal%5D)">The promise and the challenges of cryo-electron tomography.</a> FEBS Lett. 594 (20), 3243-3261 (2020).</li>
<li>Huang, Q. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+structural+analysis+of+influenza+virus+by+cryo-electron+tomography+and+convolutional+neural+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Structure%22%5BJournal%5D)">Quantitative structural analysis of influenza virus by cryo-electron tomography and convolutional neural networks.</a> Structure. 30 (5), 777-786.e3 (2022).</li>
<li>Ke, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structures+and+distributions+of+SARS-CoV-2+spike+proteins+on+intact+virions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Structures and distributions of SARS-CoV-2 spike proteins on intact virions.</a> Nature. 588 (7838), 498-502 (2020).</li>
<li>Mangala Prasad, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryo-ET+of+Env+on+intact+HIV+virions+reveals+structural+variation+and+positioning+on+the+Gag+lattice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Cryo-ET of Env on intact HIV virions reveals structural variation and positioning on the Gag lattice.</a> Cell. 185 (4), 641-653.e17 (2022).</li>
<li>Förster, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subtomogram+analysis%3A+the+sum+of+a+tomogram%27s+particles+reveals+molecular+structure+in+situ%5BTitle%5D)+AND+%22J+Struct+Biol+X%22%5BJournal%5D)">Subtomogram analysis: the sum of a tomogram's particles reveals molecular structure in situ.</a> J Struct Biol X. 6, 100063(2022).</li>
<li>Tegunov, D., Xue, L., Dienemann, C., Cramer, P., Mahamid, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-particle+cryo-EM+refinement+with+M+visualizes+ribosome-antibiotic+complex+at+3.5+%C3%85+in+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Multi-particle cryo-EM refinement with M visualizes ribosome-antibiotic complex at 3.5 Å in cells.</a> Nat Methods. 18 (2), 186-193 (2021).</li>
<li>Xue, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualizing+translation+dynamics+at+atomic+detail+inside+a+bacterial+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Visualizing translation dynamics at atomic detail inside a bacterial cell.</a> Nature. 610 (7930), 205-211 (2022).</li>
<li>Kühlbrandt, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+resolution+revolution%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The resolution revolution.</a> Science. 343 (6178), 1443-1444 (2014).</li>
<li>Chen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryo-electron+tomography+reveals+the+microtubule-bound+form+of+inactive+LRRK2%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Cryo-electron tomography reveals the microtubule-bound form of inactive LRRK2.</a> Elife. 13, e97222(2024).</li>
<li>Chen, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((De+novo+protein+identification+in+mammalian+sperm+using+in+situ+cryoelectron+tomography+and+AlphaFold2+docking%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">De novo protein identification in mammalian sperm using in situ cryoelectron tomography and AlphaFold2 docking.</a> Cell. 186 (23), 5041-5053.e19 (2023).</li>
<li>Kelley, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+community-driven+visual+proteomics+with+large-scale+cryo-electron+tomography+of+Chlamydomonas+reinhardtii%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Towards community-driven visual proteomics with large-scale cryo-electron tomography of Chlamydomonas reinhardtii.</a> bioRxiv. , (2024).</li>
<li>Klumpe, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-cell+structure+and+snapshots+of+copia+retrotransposons+in+intact+tissue+by+cryo-ET%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">In-cell structure and snapshots of copia retrotransposons in intact tissue by cryo-ET.</a> Cell. 188 (8), 2094-2110.e18 (2025).</li>
<li>Li, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+of+basal+body+inner+junctions+from+Tetrahymena+revealed+by+electron+cryo-tomography%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+J%22%5BJournal%5D)">The structure of basal body inner junctions from Tetrahymena revealed by electron cryo-tomography.</a> EMBO J. 44 (7), e1975-e2001 (2025).</li>
<li>Song, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanism+underlying+fascin-mediated+bundling+of+actin+filaments+unveiled+by+cryo-electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J+Struct+Biol%22%5BJournal%5D)">The mechanism underlying fascin-mediated bundling of actin filaments unveiled by cryo-electron tomography.</a> J Struct Biol. 217 (2), 108212(2025).</li>
<li>Waltz, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-cell+architecture+of+the+mitochondrial+respiratory+chain%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">In-cell architecture of the mitochondrial respiratory chain.</a> Science. 387 (6740), 1296-1301 (2025).</li>
<li>Huang, Q. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virion-associated+influenza+hemagglutinin+clusters+upon+sialic+acid+binding+visualized+by+cryo-electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Virion-associated influenza hemagglutinin clusters upon sialic acid binding visualized by cryo-electron tomography.</a> bioRxiv. , (2024).</li>
<li>Turoňová, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+structural+analysis+of+SARS-CoV-2+spike+reveals+flexibility+mediated+by+three+hinges%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">In situ structural analysis of SARS-CoV-2 spike reveals flexibility mediated by three hinges.</a> Science. 370 (6513), 203-208 (2020).</li>
<li>Ke, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structures+and+distributions+of+SARS-CoV-2+spike+proteins+on+intact+virions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Structures and distributions of SARS-CoV-2 spike proteins on intact virions.</a> Nature. 588 (7838), 498-502 (2020).</li>
<li>Calcraft, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+cryoEM+structure+of+a+spumaretrovirus+reveals+cross-kingdom+evolutionary+relationships+and+the+molecular+basis+for+assembly+and+virus+entry%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Integrated cryoEM structure of a spumaretrovirus reveals cross-kingdom evolutionary relationships and the molecular basis for assembly and virus entry.</a> Cell. 187 (16), 4213-4230.e19 (2024).</li>
<li>Tegunov, D., Cramer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+cryo-electron+microscopy+data+preprocessing+with+Warp%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Real-time cryo-electron microscopy data preprocessing with Warp.</a> Nat Methods. 16 (11), 1146-1152 (2019).</li>
<li>Mastronarde, D. N., Held, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+tilt+series+alignment+and+tomographic+reconstruction+in+IMOD%5BTitle%5D)+AND+%22J+Struct+Biol%22%5BJournal%5D)">Automated tilt series alignment and tomographic reconstruction in IMOD.</a> J Struct Biol. 197 (2), 102-113 (2017).</li>
<li>Zheng, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AreTomo%3A+an+integrated+software+package+for+automated+marker-free%2C+motion-corrected+cryo-electron+tomographic+alignment+and+reconstruction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Struct+Biol+X%22%5BJournal%5D)">AreTomo: an integrated software package for automated marker-free, motion-corrected cryo-electron tomographic alignment and reconstruction.</a> J Struct Biol X. 6, 100068(2022).</li>
<li>Liu, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isotropic+reconstruction+for+electron+tomography+with+deep+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Isotropic reconstruction for electron tomography with deep learning.</a> Nat Commun. 13 (1), 6482(2022).</li>
<li>Chen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+complete+data+processing+workflow+for+cryo-ET+and+subtomogram+averaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">A complete data processing workflow for cryo-ET and subtomogram averaging.</a> Nat Methods. 16 (11), 1161-1168 (2019).</li>
<li>Zhou, Q. Y., Park, J., Koltun, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open3D%3A+a+modern+library+for+3D+data+processing%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">Open3D: a modern library for 3D data processing.</a> arXiv. , (2018).</li>
<li>Zivanov, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Bayesian+approach+to+single-particle+electron+cryo-tomography+in+RELION-4.0%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">A Bayesian approach to single-particle electron cryo-tomography in RELION-4.0.</a> Elife. 11, e83724(2022).</li>
<li>Pettersen, E. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((UCSF+ChimeraX%3A+structure+visualization+for+researchers%2C+educators%2C+and+developers%5BTitle%5D)+AND+%22Protein+Sci%22%5BJournal%5D)">UCSF ChimeraX: structure visualization for researchers, educators, and developers.</a> Protein Sci. 30 (1), 70-82 (2021).</li>
<li>Adams, P. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PHENIX%3A+a+comprehensive+Python-based+system+for+macromolecular+structure+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Crystallogr+D+Biol+Crystallogr%22%5BJournal%5D)">PHENIX: a comprehensive Python-based system for macromolecular structure solution.</a> Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 66 (Pt 2), 213-221 (2010).</li>
<li>Burt, A., Gaifas, L., Dendooven, T., Gutsche, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+flexible+framework+for+multi-particle+refinement+in+cryo-electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">A flexible framework for multi-particle refinement in cryo-electron tomography.</a> PLoS Biol. 19 (8), e3001319(2021).</li>
<li>Watanabe, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+Ebola+virus+nucleocapsid+assembly+revealed+by+in+situ+cryo-electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Intracellular Ebola virus nucleocapsid assembly revealed by in situ cryo-electron tomography.</a> Cell. 187 (20), 5587-5603.e19 (2024).</li>
<li>Woldeyes, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+of+the+thin+filament+in+human+iPSC-derived+cardiomyocytes+and+its+response+to+heart+disease%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Structure of the thin filament in human iPSC-derived cardiomyocytes and its response to heart disease.</a> bioRxiv. , (2025).</li>
<li>Li, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HIV-1+Env+trimers+asymmetrically+engage+CD4+receptors+in+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">HIV-1 Env trimers asymmetrically engage CD4 receptors in membranes.</a> Nature. 623 (7989), 1026-1033 (2023).</li>
<li>Scaramuzza, S., Castaño-Díez, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Step-by-step+guide+to+efficient+subtomogram+averaging+of+virus-like+particles+with+Dynamo%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Step-by-step guide to efficient subtomogram averaging of virus-like particles with Dynamo.</a> PLoS Biol. 19 (8), e3001318(2021).</li>
<li>Castaño-Díez, D., Kudryashev, M., Arheit, M., Stahlberg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamo%3A+a+flexible%2C+user-friendly+development+tool+for+subtomogram+averaging+of+cryo-EM+data+in+high-performance+computing+environments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Struct+Biol%22%5BJournal%5D)">Dynamo: a flexible, user-friendly development tool for subtomogram averaging of cryo-EM data in high-performance computing environments.</a> J Struct Biol. 178 (2), 139-151 (2012).</li>
<li>Tran, E. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryo-electron+microscopy+structures+of+chimeric+hemagglutinin+displayed+on+a+universal+influenza+vaccine+candidate%5BTitle%5D)+AND+%22mBio%22%5BJournal%5D)">Cryo-electron microscopy structures of chimeric hemagglutinin displayed on a universal influenza vaccine candidate.</a> mBio. 7 (2), e00257-e00316 (2016).</li>
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<table><tbody><tr><td>AMD Ryzen Threadripper PRO 5965WX</td><td>AMD</td><td>https://www.amd.com/en/support/downloads/drivers.html/processors/ryzen-threadripper-pro/ryzen-threadripper-pro-5000wx-series/amd-ryzen-threadripper-pro-5965wx.html</td><td></td></tr><tr><td>AreTomo 1.3.4</td><td>UCサンフランシスコ</td><td>https://drive.google.com/drive/folders/1Z7pKVEdgMoNaUmd_cOFhlt-QCcfcwF3_</td><td></td></tr><tr><td>EMAN2 1952年2月99日</td><td>ベイラー医科大学</td><td>https://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2</td><td></td></tr><tr><td>IMOD 4.12.27</td><td>コロラド大学ボルダー校</td><td>https://bio3d.colorado.edu/imod/</td><td></td></tr><tr><td>インフルエンザ分析スクリプト</td><td>UMass チャン医科大学</td><td>https://github.com/jqyhuang/influenza-analysis</td><td></td></tr><tr><td>IsoNet 0.3</td><td>UCLA</td><td>https://github.com/IsoNet-cryoET/IsoNet</td><td></td></tr><tr><td>M 2.0.0</td><td>ジェネンテック</td><td>https://warpem.github.io/warp/home/m/</td><td></td></tr><tr><td>NVIDIA A4000</td><td>NVIDIA&nbsp;</td><td>https://www.nvidia.com/en-us/products/workstations/rtx-a4000/</td><td></td></tr><tr><td>Open3D&nbsp;</td><td>インテル・ラボ</td><td>https://www.open3d.org/</td><td></td></tr><tr><td>フェニックス 1.21-5207</td><td>ローレンス・バークレー国立研究所</td><td>phenix-online.org</td><td></td></tr><tr><td>RELION 4.0</td><td>MRC分子生物学研究所</td><td>https://relion.readthedocs.io/en/release-4.0/</td><td></td></tr><tr><td>Ubuntu 20.04</td><td>Ubuntu(ウUbuntu</td><td>https://releases.ubuntu.com/focal/</td><td></td></tr><tr><td>UCSF キメラX 1.6.1</td><td>UCサンフランシスコ</td><td>https://www.cgl.ucsf.edu/chimerax/</td><td></td></tr><tr><td>ワープ 2.0.0</td><td>ジェネンテック</td><td>http://warpem.github.io/warp/</td><td></td></tr></tbody></table>

インフルエンザウイルスのクライオ電子断層撮影法による赤血球凝集素のサブナノメートル分解能構造決定

Subnanometer-Resolution Structural Determination of Hemagglutinin from Cryo-Electron Tomography of Influenza Viruses

Cryo-electron tomography is a powerful tool to visualize heterogeneous samples, with one major application being structural characterization of ...

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低温電子断層撮影と自動化されたサブ断層アベレージングを使用して、HIVエンベロープ糖タンパク質の分子構造の決定

我々は高速3D生細胞の蛍光顕微鏡および高分解能低温電子断層撮影法を組み合わせた相関顕微鏡法を記載している。我々はダイナミックイメージング、宿主HeLa細胞との相互作用小HIV-1粒子による相関法の能力を実証する。...

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私たちは、収集する方法のプロトコル全体ミトコンドリアのプロセス電子クライオ断層像を提示する。技術はネイティブ生体膜に大きな膜タンパク質複合体の構造、機能、および組織への詳細な洞察を提供しています。...

電子クラ​​イオトモグラフィーによるミトコンドリアにおけるATP合成酵素二量体の可視化

表面へのビリオンの付着は、超解像蛍光イメージングまたは原子間力顕微鏡(AFM)による単一のビリオンイメージングの要件です。ここでは、AFMおよび超解像蛍光イメージングでの使用に適したガラス表面へのビリオンの制御接着のためのサンプル調製方法を示す。...

単一のビリオン原子間力顕微鏡と超解像蛍光イメージングのサンプル調製

電子クライオトモグラフィーとサブトモグラム平均化の組み合わせを使用して、ウイルス膜糖タンパク質複合体の構造を決定するためのアプローチが提示されています。...

Jsubtomoを用いた電子Cryotomography再建からのウイルスのエンベロープ糖タンパク質スパイクの平均化

本稿では、ソフトウェアスイートSPHIREを使用して低温EM画像を処理するためのプロトコルを紹介します。現在のプロトコルは、ほぼ原子分解能を目標とするほぼすべての単一粒子EMプロジェクトに適用することができます。...

SPHIREを用いた電子冷凍顕微鏡画像からの高分解能単一粒子解析

クライオに焦点を当てたイオンビームマイクロマシニングによる、凍結した生体試料のラメラ調製プロトコルを提示し 、その場で...

クライオ電子断層撮影のための サッカロミセス・セレビシエ の調製とクライオFIBマイクロマシニング

ここでは、透過型電子顕微鏡を使用してナノスケールでの液体EMおよびクライオEM分析に適したウイルスアセンブリを調製するためのプロトコルについて説明します。...

液体および氷中のウイルス集合体の高解像度イメージングの進歩

本プロトコルは、Tomo5を用いた高分解能クライオ電子線トモグラフィー遠隔データ収集と、その後のデータ処理およびemClarityを用いたサブトモグラム平均化について記述する。アポフェリチンは、2.86...

クライオ電子線トモグラフィー遠隔データ収集とサブトモグラム平均化

このビデオプロトコルは、ウイルス学的標本の走査型透過型電子顕微鏡断層撮影法を実行する方法を示しています。最適な結果を得るために、サンプルは高圧凍結とその後の凍結置換によって調製されます。...

ウイルス学における走査型透過型電子顕微鏡断層撮影:高圧凍結凍結置換サンプルの3Dイメージング

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インフルエンザウイルスのクライオ電子断層撮影法による赤血球凝集素のサブナノメートル分解能構造決定

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