Nature發表結構生物學重要成果
日期：2016-11-16 08:49:38
美國能源部SLAC國家加速器實驗室的研究人員首次對調控蛋白質生產的RNA開關進行了實時成像。這項重要的研究成果發表在十一月十五日的Nature雜志上，向人們展示了X射線無電子激光器（XFEL）研究RNA的強大實力。
“這是首次在原子水平上實時觀察由兩個生物分子化學互作觸發的生物反應，”領導這項研究的結構生物學家Yun-Xing Wang說。XFEL為人們提供了其他途徑無法獲知的細胞基礎機制。
RNA是所有細胞的關鍵遺傳物質，根據DNA藍圖以多種方式指導核糖體生產蛋白質。核糖開關是一種存在于細菌中的特殊RNA開關。Wang及其同事研究了創傷弧菌的一個核糖開關。這個核糖開關位于一條mRNA長鏈上，對蛋白質合成進行調控。這條mRNA指導合成的蛋白質，負責幫助細胞生產 腺嘌呤。當細菌內的腺嘌呤過多時，腺嘌呤分子進入核糖開關的口袋，使開關變為另一個形態，改變蛋白質和腺嘌呤生產的速度。
研究人員把這種核糖開關制成納米晶體，將其混在含有腺嘌呤分子的溶液中。每一個晶體都很小，腺嘌呤可以快速均勻的滲透進去，進入核糖體開關的口袋。隨后研究人員用X射線激光器以特定的時間間隔轟擊這些晶體，首次觀察到了一個轉瞬即逝的中間階段。他們獲得了首張核糖開關的空口袋初始狀態，還發現它存在兩個稍有不同的構象，只有其中一個參與了開關活性。
自核糖開關最早被Winkler等人于2002年發現并命名以來，這一關鍵調控元件的研究歷程已經走過了十年。近期來自復旦大學上海醫學院、藥學系等處的研究人員發現了一種廣泛分布于具有抗生素耐藥性細菌病原體中的新型核糖開關：氨基糖苷結合核糖開關，相關成果公布在1月17日的Cell雜志上，同期兩位科學家還以“A Decade of Riboswitches”為題，點評了這項研究成果。
X射線晶體衍射是人們了解原子世界的利器，這一技術為人們解析了大量的重要生物學結構。在這一技術百年誕辰之際，Nature雜志以特刊形式，介紹了X射線晶體衍射的過去、現在和將來。
利用X射線晶體學技術研究蛋白質結構，需要用許多已知數據，來填補數據的缺口。SLAC國家加速器實驗室的研究人員應用X射線新技術，從頭解析了蛋白質溶菌酶的準確結構，構建了該蛋白的完整3D模型，這是蛋白結構分析的一個重要里程碑。
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