水到渠成 。 2020年5月 ， 马普研究所霍尔格·施塔克团队 ， 以及剑桥大学MRC分子生物学实验室的舍尔斯·谢雷斯（Sjors Scheres）和拉杜·阿里切斯库（Radu Aricescu）团队于同一天宣布实现了原子级分辨率 。
这是人类首次分辨出分子中的原子！无巧不成书 ， 这两个团队研究的是同一个大分子 ， 即去铁铁蛋白 。 对致力于将冷冻电镜分辨率推向极限的结构生物学家来说 ， 这种将铁转运到血红蛋白的蛋白质确实是一种理想的试验品 。
“这是一个非常稳定且对称的大分子 。 ”舍尔斯·谢雷斯解释说 ， “我们甚至通过冷冻电镜看到了单个氢原子 。 ”
“几年来 ， 我们对化学物质的感知已经从显示化学物质的大概形态 ， 发展到了原子级别的观察 。 ”皮埃尔-达米安·库勒描述道 ， “这改变了生物学的一切 。 ”
事实上 ， 生命的活动建立于原子间的精妙相互作用：异性电荷相吸 ， 同性电荷相斥 ， 蛋白质像多极化的磁体一样与受体结合 。 由此实现了诸如神经元之间的信息传递 ， 病毒入侵细胞 ， 药物阻断有害效应……
核糖体的完整翻译过程
“今后我们将能看到在活体环境中的蛋白质 ， 观察它们在与受体相互作用时是如何改变构象的 。 ”瑞士巴塞尔大学的菲利普·兰格莱（Philippe Ringler）兴奋地表示 ， 他正目睹冷冻电镜势不可挡的浪潮 ， “许多晶体学家在接受冷冻电镜的操作培训 ， 而各所大学也开始逐步配备强大的成像设备 。 ”
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微管是如何在细胞内转运元素的？核糖体（上图）是如何翻译基因组的？线粒体是如何吞吐维持其机能所需的物质的？今后 ， 生物学家将借助电镜看到运转中的细胞工厂 。
得益于该技术 ， 2020年7月 ， 美国马萨诸塞大学的一个团队从基因组的编码入手 ， 准确地描绘出细胞内蛋白质是如何“编织”在一起的 。
在冷冻电镜下放置了一些核糖体后 ， 研究人员观察到 ， 这些由蛋白质和RNA组成的结构通过折叠成精确的构型 ， 形成若干空腔并在腔内插入了不同的部件：确保准确翻译的基因组片段 ， 以及将要组装的蛋白质载体 。 随着翻译的进行 ， 这些部件从一个腔传递到另一个腔 。 在前所未有的精度下 ， 整个过程宛如一场由众多分子共同扭动的芭蕾舞！
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除此以外 ， 还有更多利用冷冻电镜原子级分辨率的研究正在开展中 。 例如 ， 通过识别出最适合嵌入受体的分子来加速药物或疫苗的开发 。 在鉴别出COVID-19后的头一个月 ， 数十个团队就制取了若干该病毒的冷冻电镜图像来观察其表面的分子 ， 从而了解其附着在人类细胞中的具体位置 。
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