中国科学家发表核孔复合体结构研究的综述文章

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核孔复合体（Nuclear Pore Complex，简称NPC）是核质运输的门户，由于其复杂的构成和重要的生物学功能，NPC的结构解析一直被认为是结构生物学的“圣杯”。

2023年5月5日，中国科学院生物物理研究所孙飞研究组在《分子生物学杂志》特刊“低温电子显微镜技术新前沿”上，发表了题为《低温电子显微镜揭示核孔复合物的结构》的封面综述文章。

近年来，伴随着冷冻电镜（Cryo-EM）和人工智能（AI）深度学习技术的快速发展，经过众多杰出科学家的努力协作，人们已经获得了真核生物NPC近乎完整的骨架结构，这被认为是这个巨大蛋白质机器结构解析的重要里程碑。这篇综述全面介绍了人们对于NPC结构组装的最新认识，回顾了人们利用冷冻电镜技术逐步提高NPC结构解析分辨率并从体外研究发展到体内研究的历史过程，并展望了NPC结构生物学的未来方向。

文章系统性回顾了NPC的研究历史，尤其重点介绍了基于冷冻电镜技术的NPC结构研究，包括冷冻电子断层成像技术（Cryo-ET）和冷冻单颗粒技术（Cryo-SPA）。从早期低分辨率（大于6 nm）的NPC结构研究开始，随着技术的不断进步，NPC结构研究的分辨率不断提高，目前人们已经可以获得NPC某些区域的近原子分辨率结构。而基于AI技术的高度精确的蛋白质结构预测工具的出现，例如AlphaFold和RoseTTAFold等，更是极大的帮助了人们在冷冻电镜密度图中更快、更完整地搭建NPC结构模型。在此过程中，人们对NPC装配和其完整结构的理解不断加深。

另外，随着过去的三年中越来越多的文章聚焦于原位功能状态的NPC，研究者也逐渐意识到功能态和原位结构研究对于理解NPC生理生化功能的重要性。一些新的更有趣的研究问题也随之浮出水面，例如：物质如何在细胞质和细胞核之间通过NPC进行转运，核篮的作用以及它如何与转运货物结合等等。相信随着冷冻电镜和AI等相关技术的快速发展，上述问题很快将得到解答，对NPC的研究也将会让我们对生命本质有更深刻的理解。