タンパク質は生物の主な分子機械として働き、細胞の機能的秩序を保っています。タンパク質構造によって機能がわかるため、正確な構造情報を得ることは、生理学、製薬、生体材料など多くの分野の発展を促す生物学的知見の基盤となります。

クライオ電子顕微鏡法（クライオ EM）は、タンパク質やタンパク質複合体など幅広い生体分子の 3 次元構造を決定するために確立された方法です。
最近まで、タンパク質を解析するには、タンパク質を結晶化し、X 線構造解析で再構成、可視化する必要がありました。この情報にはいくつか制約がありました。結晶化には時間がかかり、通常は単一の精製タンパク質（単量体または二量体）しか解析できません。しかも、タンパク質の中には結晶化できないものもあります。さらに、この方法で得られる構造は細胞環境外のものであり、生体内での情報を得ることができません。

クライオ EM は単粒子解析法（SPA）、クライオ電子線トモグラフィー（クライオ ET）、マイクロ電子回折法（マイクロ ED）など複数のアプリケーションから成り、タンパク質、タンパク質複合体およびそれらの動態の研究に大きな変化をもたらしてきました。

• 単粒子解析法（SPA） － 低分子量（250 kDa 未満）および中程度の分子量（250 kDa 超）のタンパク質から、大きなタンパク質複合体まで、高いスループットと高分解能でイメージングし、解析します。
• クライオトモグラフィー（クライオ ET） － 細胞成分および分画を中程度の分解能で解析するのに適しています。この方法により、単粒子解析法で決定した高分子構造に、細胞内状況下での情報を加えることができます。
• マイクロ電子回折法（マイクロ ED） – 従来の X 線結晶構造解析では解析できない独特の結晶クラスである 750 nm 未満の小さなタンパク質結晶の構造決定に適しています。

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