科学家们证明x射线激光可以从头解决蛋白质结构

一个国际研究小组的研究人员在美国能源部(DOE)从头SLAC国家加速器实验室生产溶菌酶的一个精确的模型,研究酶蛋白中发现,使用的光源(拼箱)x射线激光和先进的计算机分析工具。

实验证明了x射线激光可以发挥领导作用在研究未知的重要生物分子结构。拼箱的特殊属性,允许研究的非常小的晶体,可以巩固自己在追捕许多重要的生物结构,迄今为止仍然是无法实现的,因为它们形成晶体太小进行分析与传统的x射线源。

“确定蛋白质结构使用x射线激光需要平均一个巨大数量的数据得到足够精确的信号,人们怀疑这真的是可以做到的,”Thomas Barends说,一个科学家在德国马克斯普朗克医学研究所参与这项研究。“现在我们有实验证据。新发现这真的打开了大门。”

合作者从线性和亚利桑那州立大学也参与了研究,11月24日发表在《自然》杂志上。

底层的技术,称为x射线晶体学,解决了绝大多数的所有已知蛋白质结构和与众多诺贝尔奖以来第一次使用超过一个世纪前。

蛋白质结构直接将它们的功能,比如如何绑定和与其它分子相互作用,从而为开发具有高度针对性的抗病药物提供至关重要的细节。但许多蛋白质结构,被认为是有前途的新药的目标仍然未知,主要是因为他们不形成晶体,可以破译与现有技术。

这项工作是最新的在拼箱一个迅速发展的重要进步,为用户在2010年开始运营。例如,去年研究人员使用拼箱的结构来确定一种酶,这种酶可以容纳非洲昏睡病,这使得它有前途的药物目标。然而,这些先前的研究依赖于数据相似,已知结构填写公共数据缺口。

在这项研究中,研究人员选择了溶菌酶的结构已经知道了几十年,因为它提供了一个好的测试方法是否准确的结果。他们浸溶菌酶晶体在溶液中含钆,金属与溶菌酶结合产生一个强烈的信号,当受到强烈的x射线。从钆原子,使这个信号精确重建的溶菌酶分子。

团队希望适应和完善技术探索更复杂的蛋白质膜蛋白等,这一系列重要的细胞功能和服务的目标是超过半数的新药开发。只有一小部分的成千上万的膜蛋白已经完全映射。

“这项研究是一个重要的里程碑,该领域将进一步建立,”约翰·r·Helliwell说,曼彻斯特大学的化学教授名誉主任前同步加速器辐射源位于达斯伯里实验室在英格兰。“x射线激光带来新的机遇和新的想法更小样本的三维结构的决心。电脑的使用自动化这个过程是一个胜利。”

Barends说最新的结果是一个了不起的成就,鉴于仅用了几十年的拼箱达到这一里程碑。“进一步提高x射线探测器,软件和晶体的形成和交付技术在未来几年应该使更多的发现,”他说。