研究人员绘制蛋白质运动图

时间:2020-03-15 18:56 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

研究人员绘制蛋白质运动图

他们的论文《蛋白质晶体中相关运动的漫射x射线散射》于3月9日发表在《自然通讯》杂志上。

作为一名结构生物学家,Nozomi Ando, M.S.04年,博士。他是化学和化学生物学的助理教授,他对绘制蛋白质及其内部结构的运动图很感兴趣,以便更好地了解蛋白质的功能。这种类型的运动是众所周知的,但很难记录下来,因为蛋白质成像的标准技术是x射线晶体学,它产生的基本上是静态的快照。

博士后研究员史蒂夫·麦斯伯格博士说:“因为我们研究的是真正具有挑战性的生物系统,所以研究小组通常还得开辟新的结构方法。”14年,论文的第一作者。“我们从一开始就对一个问题很感兴趣,那就是蛋白质微妙的呼吸运动是如何影响生化功能的。”

研究人员将他们的项目带到康奈尔高能同步加速器源(CHESS),在那里他们利用了该设施的Pilatus 6M像素阵列探测器,这使他们能够制作非常高分辨率的图像。

在这项工作中,就像在常规晶体学中一样,x射线被发射到样品晶体上。像素阵列探测器记录了被晶体蛋白衍射的x射线的强度,从而编码了原子结构。任何disorder-i.e。在美国,晶体内部的运动导致额外的光子反弹出来,产生了一种非常微弱的背景信号,称为漫射散射。这些信息通常在数据处理过程中被丢弃。

该论文的资深作者安藤说:“光子到处都是,信号看起来非常微弱,因为它分散开来了。”“几十年来,人们无法准确地测量它,也不知道如何解释它。”

Meisburger创建了软件来处理大约5000万个独特的数据点,得到了一个高质量的三维地图。令研究人员大为惊讶的是,这幅地图揭示了扩散散射模式的一个重要组成部分实际上是蛋白质晶格振动的结果。这种摇摆的运动是如此的明显,它似乎掩盖了蛋白质内部的任何运动,这最初让研究人员感到失望。

但在模拟中考虑了这些晶格振动之后,研究人员也发现了内部蛋白质的运动。这些运动包括打开和关闭蛋白质的活性部位。

安藤忠雄说:“想象一下,这块水晶就像一排人,他们想要手拉手一起走,但同时,每个人可能在做一些稍微不同的事情。”“每个人一起移动的信号是主导的,所以我们无法辨别来自个体的微妙信号。这是我们从来没有考虑过的。”

这种扩散散射的新方法可以帮助研究人员更清楚地了解蛋白质结构和动力学,并最终更好地理解生化反应。

梅斯伯格说:“我们真的想把这项技术推向一个新的方向,让更多的人可以使用这项技术,并对他们的蛋白质有新的了解。”“它的一个伟大之处在于,任何时候你做常规的晶体学实验,你都可以免费得到漫射散射。这项技术真的会为你平常得到的东西增加信息。”

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