一种更有效的蛋白成像技术

美国哥德堡大学的研究人员利用一种特殊装置发现了一种更有效地蛋白成像方法。下一步工作就是在分子水平上动态研究蛋白质是如何工作。


他们测绘细胞中蛋白质结构所做的工作为治愈癌症、疟疾等疾病非常关键。去年，哥德堡大学生物化学教授Richard Neutze和他的研究小组成功运用短波长、强密度的X射线脉冲测绘蛋白质图像，这一创举在全世界上还是首例。

在这项发表在《自然方法》杂志上的新研究中，研究人员用该方法测试另外一种蛋白质，并取得了良好的结果。

化学和分子生物学系博士生、文章的主要作者Linda Johansson说：“简单地说，我们已经开发出一种能创造出令人难以置信的小蛋白质晶体的新方法，我们的研究还表明使用非常小的晶体就能确定膜蛋白的结构。”

当涉及到蛋白质成像问题时主要有两个挑战：是如何创造出大小合适的蛋白质晶体结构；第二是如何以一种不让其解体的方式描述/照射（irradiate）它们。虽然在瑞典隆德有一台通过同步加速器产生X射线辐射的设备——Maxlab，但这种类型技术所产生的光密度还不够强，因此需要好几年时间才能制造出大量蛋白质晶体结构。

Richard Neutze萌生一想法：使用在极短脉冲时间内（这一时间比光走过人一根头发宽度所花费的时间还短）就能发射出高密度X射线辐射的自由电子激光器完全可以测绘出小蛋白样品的图像。2009年以来，这种设备已经在加利福尼亚州被用于研究。

Linda Johansson说：“由于生产小蛋白质晶体更容易，花费的时间更少，所以这种方法要快得多，我们希望在未来几年这种方法能成为一种标准。目前在瑞士、日本和德国正在建设X射线自由电子（ free-electron）激光设施”。

365,000副图像

来自瑞典、德国和美国的研究人员研究了一种依靠日照生长的细菌膜蛋白。他们重点研究了该膜蛋白是如何通过细胞膜输送物质的，也关注了膜蛋白是如何与细胞周围环境和其他细胞取得联系的。

她说：“我们已经成功地创建了一个模型，能观察到这种蛋白质的外观，下一步就是要动态观察蛋白质的各种功能例如在光合作用过程中是如何移动的”。

研究的关键发现就是测绘蛋白质结构所需的图像数量比先前认为的那样要少得多。运用每秒钟大约能产生60副图像的自由电子激光器，该小组获得了365,000多副图像。然而只用了其中265副图像就能创建出蛋白质的三维模型。