作者:Lars Redecke 来源:《科学》 发布时间:2013-1-23 10:43:30
选择字号:
超强X射线激光技术揭示蛋白原子结构
 
科学家们首次通过一种超强X射线激光,揭示了一种蛋白前所未有的原子结构,从而证明了一种突破性蛋白结晶技术的可行性。不过相关结构生物学家也表示,要说这种x射线无电子激光器(x-ray free-electron lasers,XFELs,生物通译) 自此就能取代了传统的以X射线源作为同步加速器,已获得了数以万计蛋白质结构的方法,还为时尚早。
 
蛋白结构分析突破性技术
 
目前来说对于蛋白结构的测定,主要的技术方法包括X光衍射法、核磁共振谱法,以及传统的单颗粒电镜重构,其中存在两个方面的主要问题:第一个是获得合适大小的蛋白晶体,其次是利用不会降解蛋白的方法进行照射。
 
今年年初,美国科学家制造出了世界上波长最短、单色纯度的第一束原子X射线激光,他们通过强大的X射线激光,从位于密封舱中的氖原子内层中敲除电子。当其他电子再回落填补那些位置时,大约有1/50的原子通过发出一束X射线回应。这些X射线接着又激发临近的氖原子,随之产生了更多的X射线,如此的多米诺效应将原始X射线激光放大了2亿倍。
 
这种强大的X射线激光能用于多个方面,此番德国的科学家们就将其用在了蛋白结晶技术上——他们利用XFELs确定了一种关键酶的结构,这种酶对于单细胞寄生虫布氏锥虫(Trypanosoma brucei)存活至关重要,而后者正是非洲昏睡病的罪魁祸首。
 
半胱氨酸组织蛋白酶结构解析
 
非洲昏睡病每年要夺取三万人的生命,这种疾病流行于中部非洲。14世纪,马里国王Mari Jata就染上了这种疾病,昏睡大约2年后死亡,这是较早的昏睡病例。几个世纪后,西方殖民者把贸易拓展到西部非洲时,发现了这种怪病。目前还没有能治愈严重的昏睡病病例的药物,亟待科学家们的进一步探索。
 
之前的研究已经揭示了这种称为半胱氨酸组织蛋白酶(cysteine protease cathepsin)的结构特征,而最新这项研究则发现了这种酶的“前体”的形式:其活性区域覆盖着一种称为前肽(propeptide)的的分子安全帽,十分有趣。研究人员认为这将有助于科学家们找到与这种前肽结构相似的分子,结合到酶上,杀死寄生虫。
 
研究人员指出,这种结构被确定的方式与其结果同样重要。
 
首先为了能获得这种酶的结晶结构,生物学家在细胞内过度表达了半胱氨酸组织蛋白酶,这些酶能形成几微米长,不到一微米宽的细长结晶结构。由于这种结晶体积太小,用环形粒子加速器产生的相对弱的X射线束无法进行研究,因此这一研究组采用了世界上首个XFEL,解析这一蛋白结构,获得了这一蛋白前所未有的清晰结构。
 
同时这项研究也指出了XFEL的另外一个优点——能在同步加速器上研究的最小结晶结构,会受到X射线的破坏,即使是在数据积累的时候。研究人员认为利用XFEL能收集到无损数据。(来源:生物通 张迪)
 
 
 
 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。
SSI ļʱ
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
自家阳台能种“黄玫瑰”白菜了 捷龙一号火箭首飞送最大民营卫星入轨
SKA望远镜区域数据中心建设 中科院昆明植物所培育3个报春花新品种
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐