从HS-AFM图像动态提取3D结构

高速AFM允许直接观察动态作用中的生物分子，为动态结构生物学开辟了一条新途径。在过去15年中开发的大量成功应用为纳米级的基本生物过程提供了独特的见解 - 例如，可视化分子马达如何执行其特定功能。

AFM成像的一个内在限制是只能获取表面形貌，并且AFM尖端太大而无法解析纳米尺度以下的细节。为了便于解释和理解HS-AFM观测结果，实验后分析和计算方法发挥着越来越重要的作用。

在他们发表在Current Opinion in Structural Biology上的评论论文中，Holger Flechsig(NanoLSI，计算科学)和Toshio Ando(NanoLSI杰出教授)概述了跨学科研究这一主题领域的发展。计算建模和模拟已经允许从地形分辨率有限的AFM图像中重建具有原子分辨率的3D构象。此外，定量分析方法允许从地形图像中自动识别生物分子形状变化，或特征分配，包括识别分子表面的氨基酸残基。

开发的计算方法通常在开放获取软件中实现，允许广泛的Bio-AFM社区方便地应用以补充实验观察。在这方面，2020年在金泽大学启动的BioAFMviewer软件项目引起了极大的关注，并在众多合作项目中发挥了重要作用。

结合高速AFM和计算建模将提升对蛋白质如何在原子细节中发挥作用的理解。一个雄心勃勃的未来目标是应用分子建模从高速AFM地形电影重建原子级3D分子电影。

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