纽约州乌普顿-美国国家能源部Brookhaven国家实验室的美国能源部(DOE)科学用户设施办公室-国家同步加速器光源II(NSLS-II)研究人员组成的科学家团队展示了一种新技术用于以纳米级分辨率对3D蛋白质进行成像。他们的工作发表在《美国化学学会杂志》上，使研究人员能够识别蛋白质在单个细胞内的精确位置，从而达到细胞膜和最小的亚细胞器的分辨率。

通讯作者说：“在结构生物学世界中，科学家们使用X射线晶体学和低温电子显微镜等技术来了解蛋白质的精确结构并推断其功能，但我们不了解它们在细胞中的功能。”和NSLS-II科学家Lisa Miller。“如果您正在研究一种特定的疾病，则需要知道某种蛋白质是否在错误的位置起作用或根本不起作用。”

米勒和她的同事开发的这项新技术的风格与生物学中传统的荧光显微镜方法相似，在这种方法中，一种称为绿色荧光蛋白(GFP)的分子可以与其他蛋白连接以显示其位置。GFP暴露于紫外线或可见光时，会发出亮绿色的荧光，照亮细胞中否则为“不可见”的蛋白质。

米勒说：“使用GFP，我们可以看到一种蛋白质是否处于大小为数百纳米的亚细胞结构中，如细胞核或细胞质，但这种结构却像细胞膜一样，只有七到十纳米的大小。使用GFP这样的可见光标签很难看到。，要看到细胞中10纳米大小的结构，您将受益于X射线的使用。”

为了克服这一挑战，NSLS-II的研究人员与麻省理工学院(MIT)和波士顿大学(BU)的科学家合作，他们开发了一种对X射线敏感的标签，称为镧系元素结合标签(LBT)。LBT是非常小的蛋白质，可以与镧系元素(如和euro)紧密结合。

NSLS-II的主要研究人员Tiffany Victor说：“与GFP暴露于紫外线或可见光时会发荧光的镧不同，镧系元素在存在X射线的情况下会发荧光。”“而且由于镧系元素并非天然存在于细胞中，所以当我们用X射线显微镜观察时，我们就知道了我们感兴趣的蛋白质的位置。”

NSLS-II，MIT和BU的研究人员共同努力，将LBT技术与X射线荧光技术相结合。

米勒说：“尽管近十年来LBT已被广泛使用，但它们从未用于X射线荧光研究。”

除了获得更高分辨率的图像外，X射线荧光还可以同时提供细胞中所有微量元素(例如钙，钾，铁，铜和锌)的化学图像。在其他研究中，米勒的团队正在研究铜等微量元素与阿尔茨海默氏病等疾病中神经元死亡的联系。可视化这些元素相对于特定蛋白质的位置将是新发现的关键。

除了与X射线兼容之外，与可见光标签相比，LBT还具有相对较小的尺寸。