【結構生物】世界最強雷射照亮蛋白質結構

■ 「笑一個!」現在蛋白質可以有清晰的沙龍照了。透過超亮的雷射,以極短的時間拍攝,科學家將可以在還未損及蛋白質結構的狀態之下,替病毒照相。

感謝讀者更正,這張才是mimivirus的圖。(圖片/Janos Hajdu, Uppsala)

編譯 ∣ 周炳辰

運用全世界最強大的X光雷射技術,物理學家可以為活病毒拍照,觀察凍於極小晶體的蛋白質立體形狀。這項技術在二月三日發表於《自然》(Nature),共有兩篇文章,圖中所見為這項技術首次拍攝的生物體影像。

「我們可以看見先前看不到的東西。」美國史丹佛大學(Stanford University)物理學家賽伯(Marvin Seibert)表示:「科學家可望運用這項技術,奠定嶄新的生物分子結構。」

以往如果希望知道一個蛋白質長什麼樣子,只能夠養蛋白質結晶,但對某些蛋白質(尤其細胞膜上的蛋白質)來說,這非常困難,甚至是不可能的過程。現今人體內發現的膜蛋白約有三萬種,其中知道結構的僅僅六種,足可見其艱難。

「只要養出一種就可能獲得諾貝爾獎。」賽伯說。

雷射3D照相過程示意圖(圖片/Nature)

X光雷射拍照原理是將凍於晶體內的病毒或單一蛋白質噴灑於X光的照射途徑。這種X光很強大,比先前使用的X光明亮十億倍。照射時間很短,只有 1/1,000,000,000,000,000 秒(一飛秒),可以在物體蒸散之前由物體表面散射開來。照相設備會記錄光線繞射形態,以此摹築蛋白質的形狀。在約數千張照片之後,蛋白質的立體形狀就可以拼湊出來。以本文的附圖為例,這是一個參與光合作用的蛋白質,研究者首先拍攝約三百萬張照片,再選其中最好的一萬張,組成我們看到的美麗圖片。

這項技術可以讓研究者看到蛋白質的形狀,有助於瞭解蛋白質的特性。許多藥物和疾病都和膜蛋白的形狀有關,所以看得到形狀是極為重要的突破。

在第二項研究,研究者將未凍於晶體內的病毒噴灑在X光的照射途徑,希望看到活病毒的形狀。這裡使用的是現今知道最龐大的巨型病毒(mimivirus)。這種病毒在 1992 年發現,通常寄宿於呼吸道,巨大到甚至可以被其它病毒感染。研究者在一些比較清晰的照片發現暗色區塊,認為可能是病毒的遺傳物質。目前有實驗使用比先前提到還強大四倍的X光,捕捉病毒基因的立體形狀。如果他們成功了,就可以更瞭解個別病毒之間的差異,並觀察病毒成長的過程。

「這是令人興奮的研究。」賽伯說:「而且正在火熱進行中。」

原文出處:Single mimivirus particles intercepted and imaged with an X-ray laserNature
報導出處:World’s Most Powerful X-Ray Laser Illuminates Hidden Protein World(Wired.com)

責任編輯:MissZoe

2,729 人瀏覽過

3 thoughts on “【結構生物】世界最強雷射照亮蛋白質結構

  • 2011 年 03 月 04 日 at 15:51:17
    Permalink

    第一張附圖的圖說有誤。

    請參考 SLAC 的新聞稿: http://home.slac.stanford.edu/pressreleases/2011/20110202.htm
    這是某個 Photosystem I 做 X 光繞射樣式的 3D 版。

    另外,這個 Photosystem I 也不是 mimivirus 的產物 (wired.com 的原報導內文有誤,把兩個不同的研究混在一起了)。

    然後第二個圖說拼字應該是 "Nature"。

    Reply
  • 2011 年 03 月 04 日 at 16:32:28
    Permalink

    喔,抱歉我手殘打錯了第二個圖說。
    已更正~
    Mar 4 16:46 圖片更新:放上了正港的咪咪。

    Reply
  • 2011 年 03 月 05 日 at 15:54:00
    Permalink

    多謝仕軒
    我以為第一張只是個模型,因為virus不可能有那樣的繞射圖譜。有這麼用心的讀者,CASE PRESS前景看好。

    Reply

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

為了避免你是機器人,請在留言前回答以下問題: