PNAS:新觀點(diǎn)挑戰(zhàn)傳統(tǒng)技術(shù) 并不是低溫就好
日期:2011-10-28 17:14:41
來(lái)自加州大學(xué)伯克利分校,SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室等處的研究人員提出了與傳統(tǒng)技術(shù)觀點(diǎn)不同的見(jiàn)解,認(rèn)為常溫下的X射線延伸技術(shù)獲得的蛋白結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)更加可靠,他們比對(duì)了多種不同蛋白的不同溫度分析數(shù)據(jù),提出常溫中獲得的X射線衍射數(shù)據(jù)能更好的分析蛋白的催化機(jī)制和功能。這一研究成果公布在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)雜志上。
蛋白X射線結(jié)構(gòu)分析方法是一種重要的結(jié)構(gòu)生物學(xué)分析方法,一般步驟為提純蛋白質(zhì),溶解于合適溶劑中,然后使溶液過(guò)飽和,最后晶核形成,獲得蛋白結(jié)晶,在這其中,溫度變化很重要。
現(xiàn)代蛋白X射線衍射分析所獲得的數(shù)據(jù)幾乎完全基于低溫X射線結(jié)晶方法獲得的數(shù)據(jù)——通常溫度為100K。這主要是因?yàn)橐话阏J(rèn)為低溫對(duì)于整個(gè)蛋白骨架折疊的干擾少,所以低溫造成結(jié)構(gòu)分析結(jié)果功能上的偏差少。
但是在這篇文章中,研究人員提出了一個(gè)相反的觀點(diǎn):他們通過(guò)比對(duì)30種不同蛋白,在低溫和常溫溶液中結(jié)晶結(jié)構(gòu)的X射線衍射數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)冷卻這一常見(jiàn)步驟會(huì)減少蛋白結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析數(shù)據(jù),比如說(shuō)這個(gè)步驟不能揭示氨基酸側(cè)鏈的構(gòu)型,這說(shuō)明常溫中獲得的X射線衍射數(shù)據(jù)也許能更好的獲得蛋白的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),和底物相關(guān)數(shù)據(jù),這對(duì)于了解蛋白的催化機(jī)制和功能具有重要的意義。
而且常溫下獲得的蛋白結(jié)晶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)還能分析信號(hào)開(kāi)關(guān)蛋白,H-Ras,以及變構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(allosteric network),這些低溫條件下都無(wú)法獲得。這些數(shù)據(jù)都表明常溫下進(jìn)行X射線結(jié)晶能揭示更多有關(guān)催化,配基鏈接,以及變構(gòu)調(diào)控的蛋白信息。
在分析蛋白結(jié)構(gòu)方面,除了X射線結(jié)晶這一重要方法外,近年來(lái)也有研究人員將這一方法與其它方法結(jié)合,提高所獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和多樣性。
比如科學(xué)家們就結(jié)合X-射線晶體衍射和低溫電子顯微鏡兩種方法獲得的數(shù)據(jù),利用柔性裝配分子動(dòng)力學(xué)(moleculardynamicflexiblefitting,MDFF)的方法進(jìn)行分析。由于X-射線晶體衍射只能獲得靜態(tài)的單個(gè)分子的高分辨率圖片,而低溫電子顯微鏡能獲得兩個(gè)或多個(gè)分子動(dòng)態(tài)相互作用的低分辨率的圖片,因此將這兩者結(jié)合起來(lái),就能更好的了解蛋白的活動(dòng)。研究人員利用這種方法就揭示了核糖體裝配蛋白質(zhì)過(guò)程。