蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析新技術(shù)創(chuàng)測(cè)定速度紀(jì)錄

       美國(guó)能源部的勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種利用小角度X射線散射技術(shù)測(cè)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的新方法，大大提高了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究分析的效率，使過(guò)去需要幾年時(shí)間完成的工作僅需要幾天即可完成，這將極大地促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的研究進(jìn)程。  

　　勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們借助了該實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)光源（ALS）。他們運(yùn)用一種稱為小角度X射線散射（SAXS）的技術(shù)，對(duì)處于自然狀態(tài)下（如在溶液之中）的蛋白質(zhì)進(jìn)行成像，其分辨率大約為10埃米（1埃米等于1/10納米），足夠用來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。ASL產(chǎn)生的強(qiáng)光可以使實(shí)驗(yàn)所需材料減至少，這使得該技術(shù)可以用于幾乎所有生物分子的研究。

　　為了大限度提高測(cè)定速度，研究小組安裝了一個(gè)自動(dòng)裝置，可自動(dòng)使用移液器吸取蛋白質(zhì)樣品到指定位置，以便利用X射線散射進(jìn)行分析研究。他們還使用美國(guó)能源部國(guó)家能源研究科學(xué)計(jì)算機(jī)中心（NERSC）的超級(jí)計(jì)算資源進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。利用這一系統(tǒng)，研究小組取得了驚人的研究效率，在1個(gè)月內(nèi)分析測(cè)定了火球菌的40組蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。如果使用X射線晶體衍射技術(shù)，這可能需要花幾年時(shí)間。同時(shí)，他們所獲取的信息十分全面，涵蓋了溶液中大部分蛋白質(zhì)樣本的結(jié)構(gòu)信息。相比于在結(jié)構(gòu)基因組學(xué)啟動(dòng)計(jì)劃中使用核磁共振和晶體衍射技術(shù)僅能獲取15％的信息量來(lái)說(shuō)，這是十分巨大的進(jìn)步。

　　高通量蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析有助于加快生物燃料的研究步伐，幫助解讀極端微生物在惡劣環(huán)境中的繁榮之謎，更好地理解蛋白質(zhì)的功能。研究小組之所以首先選擇火球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，就是因?yàn)樗捎脕?lái)生產(chǎn)清潔能源——氫。同時(shí)，在許多工業(yè)流程中都會(huì)出現(xiàn)高酸高熱的環(huán)境狀態(tài)，而這正是火球菌喜歡的生存環(huán)境。

　　該研究成果刊登在7月20日《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上，美國(guó)斯克利普斯研究所和喬治亞州大學(xué)的科學(xué)家亦參與了該項(xiàng)研究。

【編 輯:侯 婷】