化學(xué)家們成功捕獲了化學(xué)合成過(guò)程中的一些分子，揭示出了細(xì)胞機(jī)器的一個(gè)基礎(chǔ)部件運(yùn)作的動(dòng)畫視圖。他們觀察的這一系統(tǒng)是一個(gè)重要的代謝信號(hào)通路，其生成了脂肪和細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)的主要成分：脂肪酸。研究人員將他們的研究結(jié)果發(fā)表在12月22日的《自然》（Nature）雜志上。

出于各種目的科學(xué)家們一直想要調(diào)控這一信號(hào)通路：例如，抑制癌細(xì)胞或有害細(xì)菌的混亂生長(zhǎng)，或是提高藻類產(chǎn)油作為燃料。但由于缺乏有關(guān)分子參與這種合成互作的機(jī)制的完整信息，這些努力往往以失敗告終。

加州大學(xué)生物化學(xué)家Michael Burkart說(shuō)：“我們需要破解這一通訊密碼，在分子水平上了解蛋白質(zhì)相互之間協(xié)同作用的機(jī)制。”Burkart和加州大學(xué)歐文分校的Shiou-Chuan (Sheryl) Tsai共同領(lǐng)導(dǎo)了這一研究。

然而他們所面臨的挑戰(zhàn)是，生物分子通常是在運(yùn)動(dòng)中起作用。Tsai說(shuō)：“這類似于一個(gè)巨大的機(jī)器，我們需要了解這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同部件是如何組裝到一起，協(xié)同發(fā)揮作用的。”

捕獲變化中的結(jié)構(gòu)圖像要求這一化學(xué)家小組具有互補(bǔ)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。他們協(xié)作揭示出了一種載體蛋白的分子舞蹈，這一載體蛋白負(fù)責(zé)穩(wěn)定及運(yùn)送不斷生成的脂肪酸鏈。

Tsai是X射線晶體學(xué)專家，化學(xué)家們常利用X射線晶體學(xué)方法將蛋白質(zhì)固定，生成它們的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。研究小組研究的這種蛋白質(zhì)：酰基載體蛋白（ACP）由于頻繁地移動(dòng)，因此對(duì)其開展研究極具挑戰(zhàn)。

為了固定住ACP和其他蛋白，Burkart研究小組開發(fā)了一種分子工具箱，其中的一組小分子可以將蛋白質(zhì)一起固定在它們的運(yùn)作構(gòu)象中。

Tsai說(shuō)：“Mike固定它們，我負(fù)責(zé)拍照。”利用這種策略生成了兩種快照，顯示不同的互作狀態(tài)。

隨后，與加州大學(xué)圣地亞哥分校的化學(xué)和生物化學(xué)教授Stanley Opella合作，他們采用一種不同的方法：核磁共振擴(kuò)展了他們的觀察結(jié)果，揭示出溶液中這種載體蛋白和酶的運(yùn)動(dòng)。由加州大學(xué)圣地亞哥分?；瘜W(xué)和生物化學(xué)教授J. Andrew McCammon領(lǐng)導(dǎo)的研究小組采用動(dòng)態(tài)分子模型驗(yàn)證了這些觀察結(jié)果。

他們看到了鹽橋形成，酶抓住一些螺旋將它們拉開。不斷生長(zhǎng)的脂肪酸鏈也卷曲成環(huán)進(jìn)入到這一載體分子的一個(gè)口袋中。Burkart說(shuō)：“我們稱它為有袋蛋白。它保護(hù)了脂肪酸鏈，直至產(chǎn)物離開。

Tsai說(shuō)：“我們?cè)詾檫@一微小蛋白只是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。但當(dāng)它彈出它的貨物時(shí)，它就像活塞一樣發(fā)揮作用。我們看到一個(gè)螺旋瓦解將脂肪酸推了出去。”

利用這一方法，這一研究小組將能夠繼續(xù)解析蛋白質(zhì)之間的相互作用，這是成功操控生物合成信號(hào)的一個(gè)關(guān)鍵步驟。