在结构生物学领域，冷冻电镜蛋白的高分辨率解析一直是 “硬骨头”—— 这类蛋白易受制样过程中的物理扰动、气液界面效应影响，出现结构域解离、颗粒取向优势，最终导致分辨率上不去、结构不完整。

最近，国内冷冻电镜服务领军企业佰翱得（Biortus） 与英国 SPTLABTECH 的 Chameleon 全自动冷冻电镜制样系统联手，以 ABCC2 蛋白（ABC 转运蛋白 C 亚家族关键成员）为研究对象，交出了一份颠覆传统制样认知的 “成绩单”：不仅实现了 ABCC2 蛋白 2.51Å 近原子分辨率完整结构解析，更验证了 “全新的自动冷冻制样” 模式在攻克难解析靶点时的核心优势。

背景
ABC 转运蛋白（ATP 结合盒转运蛋白）是存在于所有生命形式中的一大类蛋白家族。它们是关键的分子机器，通过 ATP 水解供能，将多种底物跨细胞膜转运。其功能对许多生命过程至关重要，包括营养物质摄取、毒素排出及细胞信号传导等。

典型的 ABC 转运蛋白包含两个核心功能结构域：

• 跨膜结构域（TMDs）：通常由 6-12 个跨膜 α- 螺旋组成，贯穿脂质膜，构成底物转运通道，负责识别并结合特定转运分子。

核苷酸结合结构域（NBDs）：负责结合并水解 ATP，水解反应释放的能量驱动跨膜结构域发生构象变化，使转运蛋白在向内开放和向外开放的构象间交替转换，从而推动底物跨膜转运。

图1  典型的 ABC 转运蛋白示意图

传统制样的 挑战：ABCC2 的 NBD 结构域为何“消失”？
在冷冻电镜解析中，“制样” 是决定后续一切的基础 —— 冰层质量、颗粒完整性、取向分布，直接影响最终重构结果。此前，常用的传统滤纸吸附制样技术，在 ABCC2 解析中暴露出明显局限：

图2  传统制样ABCC2 WT的3.3 Å分辨率的二维分类和三维密度图
图中红色箭头指示了缺失的NBD结构域位置，凸显了结构的不完整性

如图2，传统制样时，滤纸与样品直接接触产生的机械剪切力、数秒级的气液界面暴露时间，导致 ABCC2 的脆弱结构域（尤其是维持功能关键的双 NBD 结构域）大量解离。从2D Class数据显示，野生型 ABCC2 完整颗粒占比极低，突变体也仅有 20% 颗粒保留双 NBD，其余 80% 均缺失一个 NBD；

最终收集 96 万 + 颗粒进行重构，样品的最佳分辨率也仅能达到 2.8Å（且为缺失 NBD 的不完整结构），完整双 NBD 结构的分辨率更是卡在 3.3Å，NBD 区域局部分辨率仅 4.0Å，无法满足精细结构分析需求；缓慢的冷冻过程导致颗粒在冰层中取向集中，三维重构缺失关键角度信息，进一步限制分辨率提升。

Chameleon×佰翱得：从 “破局” 到 “极致” 的技术支持
面对 ABCC2 的解析难题，Chameleon 的 “黑科技” 制样能力与佰翱得的全流程专业服务形成了完美互补，直接打破了传统制样的桎梏：

作为 SPTLABTECH 推出的新一代全自动制样系统，Chameleon 的核心优势在于从原理上规避了传统制样的缺陷，为 ABCC2 提供了更完美的冷冻环境：

• Blot-free 无滤纸设计：chameleon采用表面覆盖纳米纤维的自吸附载网，通过毛细作用自发吸附液体，完全避免滤纸与样品的物理接触，杜绝机械剪切力对 NBD 结构域的损伤；
• 毫秒级极速冷冻：从喷射加样（单次仅需 6nL 样品，大幅降低珍贵样品消耗）到冷冻完成，使用160~400 ms不等的时间，将气液界面暴露时间压缩至 “瞬间”，牢牢稳定 ABCC2 的完整构象；
• AI 智能优化 + 全自动流程：内置高速摄像机实时监测液层吸附过程，AI 算法推荐最优制样参数，不仅避免人为操作误差，更能精准控制冰层厚度 —— 这为后续高分辨成像提供了的基础。

Chameleon制样结果
 

图3 Chameleon制样ABCC2的2D分类结果

所有类别均清晰显示完整的双NBD结构

Chameleon 制备的 ABCC2 样品，完整双 NBD 颗粒占比达到 100%，无论是 野生型还是突变型，均实现了结构完整性的 “零缺失”。

Chameleon 制备高浓度样品（5.5mg/mL）在获得海量高质量颗粒（749,051个）的同时，仍能保持100%颗粒的完整性，从而将分辨率进一步提升至2.51 Å，充分证明了该技术在处理敏感蛋白时的可靠性。且颗粒取向分布均匀，彻底解决了传统制样的核心痛点。

讨论
传统制样依赖滤纸物理blotting来去除多余液体，这个过程不仅耗时（通常数秒），使蛋白长时间暴露于气液界面（AWI），而AWI是导致蛋白变性、解离或展开的主要元凶之一。同时，滤纸与样品的直接接触可能对脆弱的膜蛋白复合物（如ABCC2）产生机械剪切力，直接导致结构域（如NBD）的撕裂或损伤。

而Chameleon采用超快速冷冻以及“Blot-free” 的样品制备方式，它利用其专利的自吸附载网（表面覆盖纳米纤维），通过毛细作用自发吸附样品液滴，完全避免了滤纸的物理接触和扰动。同时更快的制样速度有助于缓解取向优势问题，促使颗粒以更随机的方式被冻结，从而获得更均匀的视角覆盖，这为高分辨率重构提供了更完整的信息基础。

佰翱得
佰翱得由“中国企业500强”双良集团与多名拥有国际药企工作经历的海归科学家联合创立，致力于为全球创新药物研发机构提供“以复杂蛋白制备为基础，以结构生物学为核心，以冷冻电镜为特色”的新药早期研发服务，打造国际高端结构生物学领域领军品牌。

自2009年以来，佰翱得已与全球各领域的研究机构、生物技术公司和制药公司建立了众多合作关系，其业务遍布中国以及波士顿、旧金山、圣地亚哥、新泽西等生物医药企业聚集地。欲了解更多信息，请访问en.biortus.bio，或关注其相关公众号。

SPT Labtech
SPT Labtech China总部位于上海，系英国SPT Labtech Group全资子公司，专注于生命科学研究领域自动化仪器及耗材的设计与开发，在过去20多年里设计并制造了功能强大、可靠且易于使用的微升级/纳升级移液工作站、自动化生物样本库，同时提供了在冷冻电镜和药物研发领域的解决方案，极大提升了科学家的科研能力。这些产品简化了关键的实验流程，显著提高了药物研发、基因组学、结构生物学及生物样本库自动化管理的灵活性、效率和通量生产率。更多信息，请访问www.sptlabtech.cn。