Die Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) ist eine Form der Transmissionselektronenmikroskopie, bei welcher biologische Proben bei kryogenen Temperaturen (≲ −150 °C) untersucht werden.

Die Kryo-Elektronenmikroskopie wurde von Jacques Dubochet, Joachim Frank und Richard Henderson am European Molecular Biology Laboratory entwickelt. 2017 wurden sie für ihre Arbeit mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.

Einen Vergleich unterschiedlicher elektronenmikroskopischer Arbeitstechniken mit der Kryo-Elektronenmikroskopie zeigt eine Arbeit zur Charakterisierung des Mycobakterium smegmatis.^[1]

Bei der herkömmlichen Elektronenmikroskopie einer biologischen Probe bei Raumtemperatur muss vor der Untersuchung das Wasser aus dieser entfernt werden. Dabei muss die Probe einen langwierigen Prozess durchlaufen, bei welchem sie mit verschiedenen Chemikalien behandelt und das in ihr enthaltene Wasser sukzessive durch Kunststoff ersetzt wird. Im Rahmen dieser Behandlung bilden sich in der Probe Artefakte (Strukturveränderungen), welche letztendlich das Ergebnis verfälschen können. In der Kryo-Elektronenmikroskopie wird die Probe schockgefroren, sodass das vorhandene Wasser zu amorphem Eis wird. Insbesondere werden Kryo-Elektronenmikroskope verwendet, um komplexe Proteinstrukturen zu analysieren, die nicht kristallisiert werden können. Dabei werden die Strukturen innerhalb von Sekundenbruchteilen durch flüssiges Helium auf Temperaturen bis zu −260 °C abgekühlt.

Über ein im Gerät verbautes Goniometer wird das Präparat aus verschiedenen Ansichten analysiert um anschließend ein 3D-Bild aus den Daten zu generieren. Die Auflösung kryo-elektronenmikroskopisch ermittelter 3D-Strukturen liegt momentan in einem Bereich von ca. 6 bis 30 Å.^[2]

1. ↑ Bleck CK, Merz A, Gutierrez MG, Walther P, Dubochet J, Zuber B, Griffiths G: Comparison of different methods for thin section EM analysis of Mycobacterium smegmatis., J Microsc. 2010 Jan;237(1):23-38, PMID 20055916
2. ↑ Elektronenmikroskopische 3D-Strukturbestimmung makromolekularer Komplexe auf biospektrum.de, abgerufen am 4. Oktober 2017.