伯克利实验室获得1300万美元资助

随着基因组测序几乎达到了大规模生产模式，新基因被定期识别，对更快识别这些基因产生的蛋白质和核酸结构的方法的需求越来越大。

向美国能源部的研究人员提供了两项资助劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)旨在通过进一步自动化晶体学过程来帮助满足这一需求。

的霍华德休斯医学研究所(HHMI)已授予480万美元，用于升级其在伯克利实验室的先进光源的晶体学光束线的机器人能力美国国立卫生研究院美国国立卫生研究院(NIH)拨款820万美元，用于进一步开发一种名为PHENIX的软件程序，该软件可以自动进行晶体学数据采集和分析。

“越来越多的科学家已经意识到自动化大分子晶体学可以带来更好的结果，”保罗·亚当斯(Paul Adams)说伯克利结构生物学中心(BCSB)。

“在手工筛选一两个晶体所需的时间内，自动化可以筛选10到20个晶体。”

“在数据收集之前筛选许多样本的能力使研究人员能够将研究重点放在最好的样本上。”

在Adams的领导下，BCSB在ALS运行5条大分子晶体学光束线，包括光束线8.2.1和8.2.2，这两条“超弯曲”光束线是由HHMI资助建造的。

理解分子功能的关键在于确定它的三维结构。

x射线晶体学——使用像ALS一样的同步加速器光源——是实现这一目标的主要技术之一。

通过HHMI对ALS的最新拨款，光束线8.2.1和8.2.2将在其实验终端站配备机器人晶体自动安装设备，这将使研究人员能够利用高通量晶体筛选。

Beamline 8.2.2将升级其光学系统，将其x射线束的尺寸从100 x 150微米减小到大约30 x 100微米。

这种尺寸的减小将增加光束的亮度，并允许在直径只有10微米的晶体上进行衍射实验，大约是人类细胞的大小。

两束线也将接收改进的x射线荧光探测器，这将允许检测来自小或稀释样品的较弱信号，两束线还将接收升级的计算机硬件。

此外，8.2.1波束线的终端站将配备升级的大画幅CCD探测器，类似于8.2.2波束线上已有的探测器，这将有助于高分辨率数据的收集和大单元晶体的研究。

亚当斯说:“大量蛋白质和其他大分子的晶体结构解决方案经常受到可用晶体尺寸小的阻碍。”

“将高亮度的x射线束聚焦到足够小的尺寸，以匹配晶体的尺寸，这将使我们能够对晶体进行最佳的科学利用。”

Adams说:“PHENIX软件为x射线晶体学测定高通量蛋白质结构提供了必要的算法。”

“它旨在帮助新手和专家晶体学家从他们的数据中提取尽可能多的有意义的信息。”

经过五年的开发，PHENIX于2005年4月首次发布，今年7月发布了后续版本，目前已经吸引了1000次软件下载。

它目前的版本是自动化的，即使提供中等分辨率和质量的数据，也可以在没有重大人工干预的情况下得到结构的初始部分模型。

这是通过新算法、自动化模型构建和一套全面的晶体学库的结合而实现的。

Adams说:“这些晶体学库、算法和自动化形成了一个框架，我们正在使用它来开发一个扩展系统，该系统可以从任何实验源的简化x射线衍射数据开始，自动求解和完成蛋白质晶体结构，生成一个或一组与数据一致的模型，并帮助用户准备这些模型用于沉积。”

“这个新版本的PHENIX的影响应该超出结构基因组学的领域，并允许晶体学家解决其他具有挑战性的生物学问题。”

在NIH国家普通医学科学研究所的资助下，Adams和他的合作者将开发用于蛋白质结构模型完成、有问题数据识别和自动化决策的算法。

他们还将开发将PHENIX的功能扩展到核酸所需的工具。

亚当斯说:“DNA和RNA是一类非常重要的分子，对理解生物学至关重要，然而，即使全球蛋白质数据库中有1000多种含有核酸的结构，也没有建立这些分子模型的自动化程序。”

“我们将通过开发自动构建、改进和验证核酸结构的方法来填补这一空白。”

PHENIX的下一阶段开发计划耗时约五年。ALS光束线8.2.1和8.2.2的升级已经在进行中，预计将在2008年完成。