美國能源部SLAC國家加速器實驗室的研究人員首次對調控蛋白質生產的RNA開關進行了實時成像。這項重要的研究成果發(fā)表在十一月十五日的Nature雜志上，向人們展示了X射線無電子激光器（XFEL）研究RNA的強大實力。

“這是首次在原子水平上實時觀察由兩個生物分子化學互作觸發(fā)的生物反應，”領導這項研究的結構生物學家Yun-Xing Wang說。XFEL為人們提供了其他途徑無法獲知的細胞基礎機制。

RNA是所有細胞的關鍵遺傳物質，根據(jù)DNA藍圖以多種方式指導核糖體生產蛋白質。核糖開關是一種存在于細菌中的特殊RNA開關。Wang及其同事研究了創(chuàng)傷弧菌的一個核糖開關。這個核糖開關位于一條mRNA長鏈上，對蛋白質合成進行調控。這條mRNA指導合成的蛋白質，負責幫助細胞生產 腺嘌呤。當細菌內的腺嘌呤過多時，腺嘌呤分子進入核糖開關的口袋，使開關變?yōu)榱硪粋€形態(tài)，改變蛋白質和腺嘌呤生產的速度。

研究人員把這種核糖開關制成納米晶體，將其混在含有腺嘌呤分子的溶液中。每一個晶體都很小，腺嘌呤可以快速均勻的滲透進去，進入核糖體開關的口袋。隨后研究人員用X射線激光器以特定的時間間隔轟擊這些晶體，首次觀察到了一個轉瞬即逝的中間階段。他們獲得了首張核糖開關的空口袋初始狀態(tài)，還發(fā)現(xiàn)它存在兩個稍有不同的構象，只有其中一個參與了開關活性。

自核糖開關最早被Winkler等人于2002年發(fā)現(xiàn)并命名以來，這一關鍵調控元件的研究歷程已經(jīng)走過了十年。近期來自復旦大學上海醫(yī)學院、藥學系等處的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種廣泛分布于具有抗生素耐藥性細菌病原體中的新型核糖開關：氨基糖苷結合核糖開關，相關成果公布在1月17日的Cell雜志上，同期兩位科學家還以“A Decade of Riboswitches”為題，點評了這項研究成果。

X射線晶體衍射是人們了解原子世界的利器，這一技術為人們解析了大量的重要生物學結構。在這一技術百年誕辰之際，Nature雜志以特刊形式，介紹了X射線晶體衍射的過去、現(xiàn)在和將來。

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。SLAC國家加速器實驗室的研究人員應用X射線新技術，從頭解析了蛋白質溶菌酶的準確結構，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。