解析蛋白結構的新工具
日期：2010-11-29 17:26:50
來自哥倫比亞大學生物化學與分子生物物理學系，紐約結構生物學研究中心等處的研究人員通過一種新方法：同源模型(homology modeling)確定了SLAC1細菌同源物的晶體結構，這不僅對于分析SLAC1陰離子通道的作用具有重要作用，而且還為蛋白結構分析提出了一種有效的生物信息學策略。這一研究成果公布在Nature雜志上。
領導這一研究的是著名的結構生物學專家，美國膜蛋白結構協會首席研究員Wayne Hendrickson博士，他曾解析過多種蛋白的結構生物學，比如分析了HIV病毒的輔助受體基因CD4的原子結構，揭示了HIV病毒是如何與T細胞結合的。
解析蛋白結構對于了解這種的特性，功能，以及和其它蛋白的相互作用具有重要意義，但是要建立蛋白三級結構并不是一件容易的事情，在進行結構分析前研究人員還需要開展大量的工作。在各種蛋白的結構解析研究中，最困難的可能就是膜蛋白的結構了，因為膜蛋白無論是在細胞功能，還是在藥理分析等多個方面都扮演了重要角色，因此了解膜蛋白的結構對于揭示分子水平上的相互作用具有非常重要的意義。
但是利用常規的實驗手段破解這些重要的膜蛋白的三級結構非常的困難。比如對于科學家們來說許多膜蛋白的重組表達就是他們面對的一個相當大的挑戰，此外蛋白的純化和結晶也是非常困難的步驟。在這篇文章中，研究人員利用的是同源模型這種生物信息學策略。這一策略的基本設想是假定有著共同進化祖先的蛋白在氨基酸序列及三維結構上彼此相似。當研究人員能夠對其中一個相關的蛋白質結構進行測定時，就可對其余的蛋白質進行預測。
通過這種方法，研究人員成功地利用X射線衍射晶體技術確定了流感嗜血桿菌TehA膜蛋白，1.2 Å分辨率的三級結構，這是有史以來獲得的最好的膜蛋白晶體結構，并且在這一基礎上獲得了植物膜蛋白SLAC1的結構模型。
SLAC1是一個最近識別出的、存在于植物葉子中的陰離子通道，這種通道的功能是控制膨壓(turgor pressure)，從而控制植物氣門響應包括二氧化碳、臭氧和干旱在內的環境因素而開啟。
研究人員獲得了SLAC1細菌同源（流感嗜血桿菌TehA膜蛋白）的X-射線晶體結構，并且分析了這一通道的導電性質，發現氣孔的靜電特性表明，不同陰離子之間的選擇性在很大程度上決定了離子脫水的能量成本。
這項研究通過建立同源模型，比較SLAC1與TehA的蛋白結構，并且利用遺傳突變技術，通過確定蛋白的三維結構最終鑒定蛋白質的功能。
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