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更快，更廉价的蛋白成像技术

来自美国哥德堡大学等处的研究人员发表了题为“Lipidic phase membrane protein se涡卷弹簧rial femtosecond crystallography”的文章，采用一种独特设备，设计了一种更加有效的蛋白成像技术，这将有助于解析蛋白在分子水平如何工作的。相关成果公布在Nature Methods杂志上。

解析蛋白结构，以及其在细胞中的作用对于了解很多生物学进程具有重要意义，也有助于从癌症到疟疾等各种疾病的治疗和诊断。去年来自哥德堡大的生物化学教授Richard Neutze与其研究组同事曾首次利用一种非常短和密集的X射线脉冲进行蛋白成像。而在这篇最新文章中，这一方法在一种新蛋白类型中得到风批了证实，并获得了良好的效果。

文章的第一作者，哥德堡大学化学与分子生物学博士生Linda Johansson表示，“简单来说，我们研发了一种能获得不可思议小蛋白晶体的新方法”，“我们也证明这种方法有可能利用非常小的晶体，来确定膜蛋白结构。”

未来的新标准

目前来说对于蛋白结构的测定，主要的技术方法包括X光衍射法、核磁共振谱法，以及传统的单颗粒电镜重构。而要对蛋白成像存在两个方面的主要问题：第一个是获得合适大小的蛋白晶体，其次是利用不会降解蛋白的方法进行照射。虽然瑞典有一个同步生成X射线放射设备：位于隆德的Maxlab，但是这种技术不能满足光密美国马里兰大学在伊但是斯兰国家进行的1次问卷调查显示集度的要求，因此研究人员需要花上几年时间，生成大型蛋白晶体。

Richard Neutze教授等人希望能利用自由电子激光器来对小蛋白成像——自由电子激光器能在极短脉冲中发射出密集的X射线，这种极短脉冲比光线横向穿过我们的一根头发的时间还短。这种设备最早出现在2009年的美国加州，目前已经可以用于科研中。

Johansson说，“获得小蛋白晶体更容邛崃易，花费的时间也更少，因此这种方法更快一些”，“我发酵设备们希望这将能成为未来的标准，目前在瑞士，日本和德国，X射线自由电子激光器已经在建造中。”

365000个图像

通过来自瑞典，德国和美国的研究人员的共同努力，这项研究分析了某种细菌上的一个膜蛋白，这种细菌避光生长。这种膜蛋白能在细胞膜之间运送物质，因此在细胞与周围环境，以及其它细胞之间的沟通方面扮演了重要的角色。

“我们成功的创造了一种解析这种蛋白工作机制的模型”，Johansson说，“下一步我们将拍摄这种蛋白的不同功能，比如光合作用过程中这种蛋白如何移动。”

这项研究的一个关键成果是通过比以往少得多的图像就能绘制蛋白结构，利用自由电子激光器就有可能在一秒钟内获得60个图像，这意味着研究人员可以一处就可以获得365000个图像。但是仅仅只需要265张图像就能获得这种蛋白而且在回收进程中的三位结构模型。

更廉价

虽然x射线自由电子激光器（X-ray free electron laser，简称X-FEL）造价昂贵，但是近年来也有了更加便宜的X-FEL。

来自荷兰爱因霍芬科技大学研究人员开发了一种桌用型X-FEL，能大大的降低激光机成本。自由电子激光器发出超短x射线脉冲而不是可见光，而这些脉冲需要在至少1000米长的但保证弯心轴线铅垂;加速器内由电子加速产生，然后再转化成x射线。这导致设备不仅造价昂贵，而且耗电量极大，同时操作麻烦，需要一个团队才能完成。

新开发的桌用型X-FEL与普通X-FEL最大区别是它不把电子转化成x射线，研究人员设计了完全可以使用电子来完成的实验，不必将其转化成x射线。