Nature：蛋白结构分析的新里程碑

　　

生物通报道：利用X射线晶体学技术研究蛋白质结构，需要用许多已知数据，来填补数据的缺口。而现在，科学家们应用X射线新技术，从头解析了蛋白质的准确结构，构建了该蛋白的完整3D模型，这是蛋白结构分析的一个重要里程碑。

溶菌酶（lysozyme）是一种已经被广泛研究的蛋白。日前，美国能源部（DOE）SLAC国家加速器实验室的研究人员，使用直线加速器相干光源LCLS（Linac Coherent Light Source）和复杂的计算机分析工具，从头生成了溶菌酶的准确模型。这项研究于十一月二十四日发表在Nature杂志上。

一直以来，由于许多重要蛋白的结晶体太小，传统的X射线技术难以对其进行分析。而LCLS的特殊性质能够帮助人们解析更小的结晶体，揭示更多重要的蛋白质结构。

在用X射线技术确定蛋白结构时，需要综合海量数据以获得足够准确的信号，对于缺乏参考数据的蛋白来说，并不那么实用。“现在我们的实验显示，新X射线技术可以从头展现未知生物结构的确切信息。”马普医学研究所的科学家Thomas Barends说。

蛋白的结构直接决定着它们的功能（例如，蛋白与其它分子的结合/相互作用），蛋白结构分析能够为人们提供重要信息，帮助人们开发高度靶向性的治疗药物。迄今为止，人们所了解的蛋白结构，大多离不开X射线晶体学技术。一个世纪以来，许多诺贝尔奖成果都得益于这一技术。

早在数十年前，人们就解析了溶菌酶的结构。现在研究人员利用这一蛋白，来考量新X射线技术的准确性。他们将溶菌酶晶体浸泡在含有钆的溶液中，这种金属与溶菌酶结合，能够在X射线的照射下产生强信号。研究者们利用钆原子的这种信号，对溶菌酶分子的结构进行了准确的重建。

研究团队准备进一步调整和改善这一技术，将其应用于更多更复杂的蛋白质，如膜蛋白。膜蛋白承担了大量的重要细胞功能，是新药研发中的重要靶标，然而人们目前只知道少数膜蛋白的结构。

“这项研究是一个重要的里程碑，”曼彻斯特大学的化学教授John R. Helliwell说。“X射线技术迎来了新的机遇，可以解析更小样本的3D结构，这一点令人鼓舞。”

LCLS在短短几年的应用中，就获得了如此成就，Barend相信“X射线检测设备、相关软件、以及结晶技术的进一步发展，定会在不久的将来催生更多的新成果”。

 

（生物通编辑：叶予）

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