绘制多彩的蛋白世界

　　

生物通报道：早期的x射线结晶学获得一个蛋白的三维结构需要用金属丝模型、螺丝，螺栓，并且需要进行数年单调乏味的手工计算。而今天，由于一种叫做ARP/wARP的软件包的存在，可以利用计算机构建大分子模型。ARP/wARP是由欧洲分子生物学实验室（EMBL）的Victor Lamzin和Netherlands 癌症研究所(NKI)的Anastassis Perrakis共同开发的，目前全世界有超过2,000名研究人员使用该软件包。在NIH（National Institutes of Health）的800,000美元的授权资助下，该软件的功能现在得到了进一步的扩增。

该项资助计划为时4年。 “50多个国家的超过1000个实验室持有 ARP/wARP许可证，并且到今年的6月份为止，我们在《Nature Structural Biology》上发表的关于ARP/wARP的关键改进的文章在科学文献中被引用的次数达到了1,000条。这为进一步的科学发展创造了难以置信的驱动力。”Lamzin说，“新研究资金推动我们提升该软件识别和辨别不同类型的大分子的能力，例如DNA，和改善结构模型的自动生成能力。ARP/wARP已经使得世界上结构生物学家的研究工作变得容易，并且在NIH资助开发的新特性实现的情况下会变得更加容易。

ARP/wARP将实验中利用x射线炮轰蛋白晶体得到的“电子密度图谱”转换成3维结构。“x射线实验结果得到的‘衍射模型’可以用肉眼说明。” Lamzin说，“这些必须通过数学方法和模型重新构建成3维结构图像。这是一个非常单调乏味，耗时和主观的过程。”

ARP/wARP是首个或者在一段时间内是唯一可以非常准确的自动生成与实验数据的软件。它可以从数周到数分钟的程度上减少声称结构模型的时间。

此次资助授权将使得科学家们能够探索模型构建的新概念和扩大该软件所能处理的数据的范围。ARP/wARP可以很好的处理能够辨别单个原子的高通量数据，但科学家们所要处理的数据的质量较低，因此该软件被稳定的改进来适应处理低通量数据。现在Lamzin 和Perrakis将进一步的改善ARP/wARP的这方面的特性。

“结构生物学中的高通量方法使得我们能够从事越来越多的与人类健康相关的复杂问题的研究。” Perrakis说，“理解了在癌症、心血管疾病和神经退化性疾病（neurodegenerative diseases）中的分子结构所起的作用与来源于病原细菌或者病毒的分子的结构将有助于设计革命性的治疗策略。”
为了实现这个目标，科学家们打算研究能成为候选药物的蛋白的晶体结构和不同类型大分子。

“ARP/wARP会遇到两种挑战：首先，它必须能处理更低通量的结构信息。其次，所产生的模型必须完整有效。NIH的新授权资助将帮助我们接近这些目标。将来，研究人员将能够聚焦于结构分析而不仅仅是构建模型，也许将来把ARP/wARP与某一种新的细胞成像技术结合，我们将能够得到一个完整细胞所有分子的模型。” Perrakis总结说。
（生物通：亚历）