2025年1月14日上午，香港科技大学的党尚宇助理教授应邀来访，并做客《生物电镜大讲堂》，为南科大师生带来了一场题为“Capturing the native structure of membrane protein using vesicles”的学术报告，介绍了通过囊泡获取膜蛋白天然结构的方法研究，以及探索金属超分子支化聚合物（MSBP）在冷冻电镜样品制备中的应用。本次报告由廖茂富讲席教授主持。

冷冻电镜单颗粒技术已成为研究膜蛋白结构的重要工具，但其对样品纯度的高要求使得膜蛋白通常需在去污剂环境中纯化。这种方式难以保持天然膜环境，导致解析的结构未能完全反映其生理构象与功能。为解决这一问题，研究者尝试将膜蛋白重新组装到支架蛋白（如MSP）构成的纳米盘中或嵌入脂质体中以模拟天然膜环境。尽管这些方法有所改善，但仍存在关键相互作用信息丢失及高成本等问题。其他新兴技术，如利用SMALP和巨型质膜囊泡（GPMV）进行结构研究，虽取得进展，但仍不能适用于所有膜蛋白的研究。

在此次报告中，党尚宇教授分享了通过囊泡（vesicle）研究膜蛋白天然结构的突破性进展。他的团队以细菌多药外排泵蛋白AcrB为研究对象，通过高压破碎法制备大小各异的囊泡，并采用密度梯度离心法分离和富集囊泡，最后通过负染和冷冻电镜进行结构分析。最初获得的结构分辨率较低，因此课题组利用高丰度靶标蛋白的囊泡作为训练集，采用Topaz进行颗粒筛选和训练，最终将分辨率提升至4 Å以内。这一技术为膜蛋白结构解析和功能研究提供了全新方法，并展现出广泛的应用潜力。

此外，党尚宇教授也分享了金属超分子支化聚合物（MSBP）在冷冻电镜样品制备中的应用。冷冻样品制样时，存在蛋白颗粒优势取向，蛋白难以进孔，蛋白聚集等问题，严重影响高分辨率结构的获取。党尚宇课题组针对具有显著取向优势问题的蛋白（如HA蛋白、Catalase和β-Galactosidase）展开研究，发现添加MSBP后，能够有效解决取向优势问题，进而获取高分辨率结构。同时结合cryo-ET的方法确认了MSBP的存在会使得蛋白颗粒在冰层中的分布更加均匀，避免优势取向。这项技术可以很好地解决了目前冷冻电镜上遇到的难题，也具有很深的应用前景。

通过这些创新研究，党尚宇教授的团队为冷冻电镜结构解析中的关键问题提供了新思路。他们在膜蛋白天然结构研究和冷冻电镜制样技术优化方面的突破，不仅推动了膜蛋白领域的发展，也为冷冻电镜技术的广泛应用奠定了坚实基础。