利用X射線晶體學(xué)技術(shù)研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，需要用許多已知數(shù)據(jù)來填補(bǔ)數(shù)據(jù)的缺口。而現(xiàn)在，科學(xué)家們應(yīng)用X射線新技術(shù)，從頭解析了蛋白質(zhì)的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了該蛋白的完整3D模型，這是蛋白結(jié)構(gòu)分析的一個(gè)重要里程碑。

溶菌酶（Lysozyme）是一種已經(jīng)被廣泛研究的蛋白。日前，美國能源部（DOE）SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的研究人員，使用直線加速器相干光源LCLS（Linac Coherent Light Source）和復(fù)雜的計(jì)算機(jī)分析工具，從頭生成了溶菌酶的準(zhǔn)確模型。這項(xiàng)研究于11月24日發(fā)表在Nature雜志上。

一直以來，由于許多重要蛋白的結(jié)晶體太小，傳統(tǒng)的X射線技術(shù)難以對其進(jìn)行分析。而LCLS的特殊性質(zhì)能夠幫助人們解析更小的結(jié)晶體，揭示更多重要的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

在用X射線技術(shù)確定蛋白結(jié)構(gòu)時(shí)，需要綜合海量數(shù)據(jù)以獲得足夠準(zhǔn)確的信號(hào)，對于缺乏參考數(shù)據(jù)的蛋白來說，并不那么實(shí)用?！艾F(xiàn)在我們的實(shí)驗(yàn)顯示，新X射線技術(shù)可以從頭展現(xiàn)未知生物結(jié)構(gòu)的確切信息。”馬普醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家Thomas Barends說。

蛋白的結(jié)構(gòu)直接決定著它們的功能（例如，蛋白與其他分子的結(jié)合/相互作用），蛋白結(jié)構(gòu)分析能夠?yàn)槿藗兲峁┲匾畔ⅲ瑤椭藗冮_發(fā)高度靶向性的治療藥物。迄今為止，人們所了解的蛋白結(jié)構(gòu)大多離不開X射線晶體學(xué)技術(shù)。一個(gè)世紀(jì)以來，許多諾貝爾獎(jiǎng)成果都得益于這一技術(shù)。

早在數(shù)十年前，人們就解析了溶菌酶的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在研究人員利用這一蛋白，來考量新X射線技術(shù)的準(zhǔn)確性。他們將溶菌酶晶體浸泡在含有釓的溶液中，這種金屬與溶菌酶結(jié)合，能夠在X射線的照射下產(chǎn)生強(qiáng)信號(hào)。研究者們利用釓原子的這種信號(hào)，對溶菌酶分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了準(zhǔn)確的重建。

研究團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備進(jìn)一步調(diào)整和改善這一技術(shù)，將其應(yīng)用于更多更復(fù)雜的蛋白質(zhì)，如膜蛋白。膜蛋白承擔(dān)了大量的重要細(xì)胞功能，是新藥研發(fā)中的重要靶標(biāo)，然而人們目前只知道少數(shù)膜蛋白的結(jié)構(gòu)。

“這項(xiàng)研究是一個(gè)重要的里程碑，”曼徹斯特大學(xué)的化學(xué)教授 John R. Helliwell說。“X射線技術(shù)迎來了新的機(jī)遇，可以解析更小樣本的3D結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)令人鼓舞?！?/p>

LCLS在短短幾年的應(yīng)用中，就獲得了如此成就，Barend相信“X射線檢測設(shè)備、相關(guān)軟件以及結(jié)晶技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，定會(huì)在不久的將來催生更多的新成果”。