科學(xué)家們通過一種*X射線激光，揭示了一種蛋白的原子結(jié)構(gòu)，從而證明了一種突破性蛋白結(jié)晶技術(shù)的可行性。不過相關(guān)結(jié)構(gòu)生物學(xué)家也表示，要說這種x射線無電子激光器（x-ray free-electron lasers，XFELs，生物通譯） 自此就能取代了傳統(tǒng)的以X射線源作為同步加速器，已獲得了數(shù)以萬計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法，還為時(shí)尚早。
蛋白結(jié)構(gòu)分析突破性技術(shù)
目前來說對于蛋白結(jié)構(gòu)的測定，主要的技術(shù)方法包括X光衍射法、核磁共振譜法，以及傳統(tǒng)的單顆粒電鏡重構(gòu)，其中存在兩個(gè)方面的主要問題：*個(gè)是獲得合適大小的蛋白晶體，其次是利用不會(huì)降解蛋白的方法進(jìn)行照射。
今年年初，美國科學(xué)家制造出了世界上波長zui短、單色純度的*束原子X射線激光，他們通過強(qiáng)大的X射線激光，從位于密封艙中的氖原子內(nèi)層中敲除電子。當(dāng)其他電子再回落*那些位置時(shí)，大約有1/50的原子通過發(fā)出一束X射線回應(yīng)。這些X射線接著又激發(fā)臨近的氖原子，隨之產(chǎn)生了更多的X射線，如此的多米諾效應(yīng)將原始X射線激光放大了2億倍。
這種強(qiáng)大的X射線激光能用于多個(gè)方面，此番德國的科學(xué)家們就將其用在了蛋白結(jié)晶技術(shù)上——他們利用XFELs確定了一種關(guān)鍵酶的結(jié)構(gòu)，這種酶對于單細(xì)胞寄生蟲布氏錐蟲（Trypanosoma brucei）存活至關(guān)重要，而后者正是非洲昏睡病的罪魁禍?zhǔn)住?/div>
半*組織蛋白酶結(jié)構(gòu)解析
非洲昏睡病每年要奪取三萬人的生命，這種疾病流行于中部非洲。14世紀(jì)，馬里國王Mari Jata就染上了這種疾病，昏睡大約2年后死亡，這是較早的昏睡病例。幾個(gè)世紀(jì)后，西方殖民者把貿(mào)易拓展到西部非洲時(shí)，發(fā)現(xiàn)了這種怪病。目前還沒有能治愈嚴(yán)重的昏睡病病例的藥物，亟待科學(xué)家們的進(jìn)一步探索。
之前的研究已經(jīng)揭示了這種稱為半*組織蛋白酶（cysteine protease cathepsin）的結(jié)構(gòu)特征，而這項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)了這種酶的“前體”的形式：其活性區(qū)域覆蓋著一種稱為前肽（propeptide）的的分子安全帽，十分有趣。研究人員認(rèn)為這將有助于科學(xué)家們找到與這種前肽結(jié)構(gòu)相似的分子，結(jié)合到酶上，殺死寄生蟲。
研究人員指出，這種結(jié)構(gòu)被確定的方式與其結(jié)果同樣重要。
首先為了能獲得這種酶的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，生物學(xué)家在細(xì)胞內(nèi)過度表達(dá)了半*組織蛋白酶，這些酶能形成幾微米長，不到一微米寬的細(xì)長結(jié)晶結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)晶體積太小，用環(huán)形粒子加速器產(chǎn)生的相對弱的X射線束無法進(jìn)行研究，因此這一研究組采用了世界上*XFEL，解析這一蛋白結(jié)構(gòu)，獲得了這一蛋白的清晰結(jié)構(gòu)。
同時(shí)這項(xiàng)研究也指出了XFEL的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)——能在同步加速器上研究的zui小結(jié)晶結(jié)構(gòu)，會(huì)受到X射線的破壞，即使是在數(shù)據(jù)積累的時(shí)候。研究人員認(rèn)為利用XFEL能收集到無損數(shù)據(jù)。
