來自美國哥德堡大學(xué)等處的研究人員發(fā)表了題為“Lipidic phase membrane protein serial femtosecond crystallography”的文章，采用一種獨特設(shè)備，設(shè)計了一種更加有效的蛋白成像技術(shù)，這將有助于解析蛋白在分子水平如何工作的。相關(guān)成果公布在Nature Methods雜志上。

解析蛋白結(jié)構(gòu)，以及其在細胞中的作用對于了解很多生物學(xué)進程具有重要意義，也有助于從癌癥到瘧疾等各種疾病的治療和診斷。去年來自哥德堡大的生物化學(xué)教授Richard Neutze與其研究組同事曾首次利用一種非常短和密集的X射線脈沖進行蛋白成像。而在這篇最新文章中，這一方法在一種新蛋白類型中得到了證實，并獲得了良好的效果。

文章的第一作者，哥德堡大學(xué)化學(xué)與分子生物學(xué)博士生Linda Johansson表示，“簡單來說，我們研發(fā)了一種能獲得不可思議小蛋白晶體的新方法”，“我們也證明這種方法有可能利用非常小的晶體，來確定膜蛋白結(jié)構(gòu)?！?/SPAN>

未來的新標(biāo)準(zhǔn)

目前來說對于蛋白結(jié)構(gòu)的測定，主要的技術(shù)方法包括X光衍射法、核磁共振譜法，以及傳統(tǒng)的單顆粒電鏡重構(gòu)。而要對蛋白成像存在兩個方面的主要問題：第一個是獲得合適大小的蛋白晶體，其次是利用不會降解蛋白的方法進行照射。雖然瑞典有一個同步生成X射線放射設(shè)備：位于隆德的Maxlab，但是這種技術(shù)不能滿足光密集度的要求，因此研究人員需要花上幾年時間，生成大型蛋白晶體。

Richard Neutze教授等人希望能利用自由電子激光器來對小蛋白成像——自由電子激光器能在極短脈沖中發(fā)射出密集的X射線，這種極短脈沖比光線橫向穿過我們的一根頭發(fā)的時間還短。這種設(shè)備最早出現(xiàn)在2009年的美國加州，目前已經(jīng)可以用于科研中。

Johansson說，“獲得小蛋白晶體更容易，花費的時間也更少，因此這種方法更快一些”，“我們希望這將能成為未來的標(biāo)準(zhǔn)，目前在瑞士，日本和德國，X射線自由電子激光器已經(jīng)在建造中?！?/SPAN>

365000個圖像

通過來自瑞典，德國和美國的研究人員的共同努力，這項研究分析了某種細菌上的一個膜蛋白，這種細菌避光生長。這種膜蛋白能在細胞膜之間運送物質(zhì)，因此在細胞與周圍環(huán)境，以及其它細胞之間的溝通方面扮演了重要的角色。

“我們成功的創(chuàng)造了一種解析這種蛋白工作機制的模型”，Johansson說，“下一步我們將拍攝這種蛋白的不同功能，比如光合作用過程中這種蛋白如何移動?！?/SPAN>

這項研究的一個關(guān)鍵成果是通過比以往少得多的圖像就能繪制蛋白結(jié)構(gòu)，利用自由電子激光器就有可能在一秒鐘內(nèi)獲得60個圖像，這意味著研究人員可以一處就可以獲得365000個圖像。但是僅僅只需要265張圖像就能獲得這種蛋白的三位結(jié)構(gòu)模型。

雖然x射線自由電子激光器（X-ray free electron laser，簡稱X-FEL）造價昂貴，但是近年來也有了更加便宜的X-FEL。

來自荷蘭愛因霍芬科技大學(xué)研究人員開發(fā)了一種桌用型X-FEL，能大大的降低激光機成本。自由電子激光器發(fā)出超短x射線脈沖而不是可見光，而這些脈沖需要在至少1000米長的加速器內(nèi)由電子加速產(chǎn)生，然后再轉(zhuǎn)化成x射線。這導(dǎo)致設(shè)備不僅造價昂貴，而且耗電量極大，同時操作麻煩，需要一個團隊才能完成。

新開發(fā)的桌用型X-FEL與普通X-FEL最大區(qū)別是它不把電子轉(zhuǎn)化成x射線，研究人員設(shè)計了完全可以使用電子來完成的實驗，不必將其轉(zhuǎn)化成x射線。