Microsecond Time-Resolved Cryo-EM & Water in No Man’s Land

Ulrich Lorenz

Proteins provide the machinery of life. Yet, our understanding of protein function has remained fundamentally incomplete, since it has largely remained elusive to watch proteins perform their tasks. This requires not only near-atomic spatial resolution, but also time resolution in the microsecond regime. 
 
Microsecond time-resolved cryo-EM is a novel technique that enables such fast observations. The method involves melting a cryo sample with a laser pulse to allow dynamics to occur, followed by rapid revitrification to trap particles in transient configurations for imaging. The lecture will introduce the principles of this approach and present experimental examples revealing protein dynamics beyond static structures. 
 
The experimental platform also enables investigation of water in the so-called “no man’s land” — a deeply supercooled temperature regime that samples must traverse during vitrification. Time-resolved electron diffraction allows preparation and probing of water in this regime before crystallization occurs, providing new insights into anomalous water behavior.