《自然》雜志：蛋白結構分析的新里程碑

利用X射線晶體學技術研究蛋白質結構，需要用許多已知數(shù)據(jù)，來填補數(shù)據(jù)的缺口。而現(xiàn)在，科學家們應用X射線新技術，從頭解析了蛋白質的準確結構，構建了該蛋白的完整3D模型，這是蛋白結構分析的一個重要里程碑。

溶菌酶（lysozyme）是一種已經(jīng)被廣泛研究的蛋白。日前，美國能源部（DOE）SLAC國家加速器實驗室的研究人員，使用直線加速器相干光源LCLS（Linac Coherent Light Source）和復雜的計算機分析工具，從頭生成了溶菌酶的準確模型。這項研究于十一月二十四日發(fā)表在Nature雜志上。

一直以來，由于許多重要蛋白的結晶體太小，傳統(tǒng)的X射線技術難以對其進行分析。而LCLS的特殊性質能夠幫助人們解析更小的結晶體，揭示更多重要的蛋白質結構。

在用X射線技術確定蛋白結構時，需要綜合海量數(shù)據(jù)以獲得足夠準確的信號，對于缺乏參考數(shù)據(jù)的蛋白來說，并不那么實用。“現(xiàn)在我們的實驗顯示，新X射線技術可以從頭展現(xiàn)未知生物結構的確切信息。”馬普醫(yī)學研究所的科學家Thomas Barends說。

蛋白的結構直接決定著它們的功能（例如，蛋白與其它分子的結合/相互作用），蛋白結構分析能夠為人們提供重要信息，幫助人們開發(fā)高度靶向性的治療藥物。迄今為止，人們所了解的蛋白結構，大多離不開X射線晶體學技術。一個世紀以來，許多諾貝爾獎成果都得益于這一技術。

早在數(shù)十年前，人們就解析了溶菌酶的結構。現(xiàn)在研究人員利用這一蛋白，來考量新X射線技術的準確性。他們將溶菌酶晶體浸泡在含有釓的溶液中，這種金屬與溶菌酶結合，能夠在X射線的照射下產(chǎn)生強信號。研究者們利用釓原子的這種信號，對溶菌酶分子的結構進行了準確的重建。

研究團隊準備進一步調整和改善這一技術，將其應用于更多更復雜的蛋白質，如膜蛋白。膜蛋白承擔了大量的重要細胞功能，是新藥研發(fā)中的重要靶標，然而人們目前只知道少數(shù)膜蛋白的結構。

“這項研究是一個重要的里程碑，”曼徹斯特大學的化學教授John R. Helliwell說。“X射線技術迎來了新的機遇，可以解析更小樣本的3D結構，這一點令人鼓舞。”

LCLS在短短幾年的應用中，就獲得了如此成就，Barend相信“X射線檢測設備、相關軟件、以及結晶技術的進一步發(fā)展，定會在不久的將來催生更多的新成果”。

蛋白的結構直接決定著它們的功能，蛋白結構分析能夠為人們提供重要信息，幫助人們開發(fā)高度靶向性的治療藥物。迄今為止，人們所了解的蛋白結構，大多離不開 X射線晶體學技術。一個世紀以來，許多諾貝爾獎成果都得益于這一技術。然而，倘若科學家利用 X 射線晶體學技術研究蛋白質結構，需要用許多已知數(shù)據(jù)，來填補數(shù)據(jù)的缺口。

現(xiàn)在，來自馬克斯普朗克醫(yī)學研究所的科學家與美國SLAC國家加速器實驗室合作，開發(fā)出了一種 X 射線新技術，從頭解析了蛋白質的準確結構，構建了該蛋白的完整 3D模型，這是蛋白結構分析的一個重要里程碑。

溶菌酶（lysozyme）是一種已經(jīng)被廣泛研究的蛋白。研究人員使用直線加速器相干光源 LCLS （Linac Coherent Light Source）和復雜的計算機分析工具，從頭生成了溶菌酶的準確模型。

一直以來，由于許多重要蛋白的結晶體太小，傳統(tǒng)的 X 射線技術難以對其進行分析。而 LCLS 的特殊性質能夠幫助人們解析更小的結晶體，揭示更多重要的蛋白質結構。

在用X 射線技術確定蛋白結構時，需要綜合海量數(shù)據(jù)以獲得足夠準確的信號，對于缺乏參考數(shù)據(jù)的蛋白來說，并不那么實用。而這項實驗顯示，新 X射線技術可以從頭展現(xiàn)未知生物結構的確切信息。

早在數(shù)十年前，人們就解析了溶菌酶的結構。現(xiàn)在，研究人員利用這一蛋白，來考量新X射線技術的準確性。他們將溶菌酶晶體浸泡在含有釓的溶液中，這種金屬與溶菌酶結合，能夠在X射線的照射下產(chǎn)生強信號。研究者們利用釓原子的這種信號，對溶菌酶分子的結構進行了準確的重建。

研究人員計劃進一步調整和改善這一技術，將其應用于更多更復雜的蛋白質，如膜蛋白。膜蛋白承擔了大量的重要細胞功能，是新藥研發(fā)中的重要靶標，然而人們目前只知道少數(shù)膜蛋白的結構。

令科學家愛備受鼓舞的是，由于這項里程碑意義的研究，X 射線技術將迎來新的機遇，可以解析更小樣本的3D結構。

LCLS 在短短幾年的應用中就獲得了如此成就，這讓研究人員相信 X 射線檢測設備、相關軟件、以及結晶技術的進一步發(fā)展，會在不久的將來催生更多的新成果。