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超强X射线激光揭示蛋白质原子结构

2013-01-23 11:40
科技那回事
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  科学家们首次通过一种超强X射线激光,揭示了一种蛋白前所未有的原子结构,从而证明了一种突破性蛋白结晶技术的可行性。不过相关结构生物学家也表示,要说这种x射线无电子激光器(x-ray free-electron lasers,XFELs,生物通译) 自此就能取代了传统的以X射线源作为同步加速器,已获得了数以万计蛋白质结构的方法,还为时尚早。

  蛋白结构分析突破性技术

  目前来说对于蛋白结构的测定,主要的技术方法包括X光衍射法、核磁共振谱法,以及传统的单颗粒电镜重构,其中存在两个方面的主要问题:第一个是获得合适大小的蛋白晶体,其次是利用不会降解蛋白的方法进行照射。

  今年年初,美国科学家制造出了世界上波长最短、单色纯度的第一束原子X射线激光,他们通过强大的X射线激光,从位于密封舱中的氖原子内层中敲除电子。当其他电子再回落填补那些位置时,大约有1/50的原子通过发出一束X射线回应。这些X射线接着又激发临近的氖原子,随之产生了更多的X射线,如此的多米诺效应将原始X射线激光放大了2亿倍。

  这种强大的X射线激光能用于多个方面,此番德国的科学家们就将其用在了蛋白结晶技术上——他们利用XFELs确定了一种关键酶的结构,这种酶对于单细胞寄生虫布氏锥虫(Trypanosoma brucei)存活至关重要,而后者正是非洲昏睡病的罪魁祸首。

  半胱氨酸组织蛋白酶结构解析

  非洲昏睡病每年要夺取三万人的生命,这种疾病流行于中部非洲。14世纪,马里国王Mari Jata就染上了这种疾病,昏睡大约2年后死亡,这是较早的昏睡病例。几个世纪后,西方殖民者把贸易拓展到西部非洲时,发现了这种怪病。目前还没有能治愈严重的昏睡病病例的药物,亟待科学家们的进一步探索。

  之前的研究已经揭示了这种称为半胱氨酸组织蛋白酶(cysteine protease cathepsin)的结构特征,而最新这项研究则发现了这种酶的“前体”的形式:其活性区域覆盖着一种称为前肽(propeptide)的的分子安全帽,十分有趣。研究人员认为这将有助于科学家们找到与这种前肽结构相似的分子,结合到酶上,杀死寄生虫。

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