【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。

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。

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 laser（Nature）

報導出處：World’s Most Powerful X-Ray Laser Illuminates Hidden Protein World（Wired.com）

責任編輯：MissZoe