素颜出镜了,蛋白质!

科普中国 2016-04-21

  什么,蛋白质长这样?

  蛋白质对于普通人来说,就是一个名词,或者吃的健康的一个指标,在日常生活中,你不太可能与它打交道,因此也不会太了解它,看到文中的照片,可不要太吃惊。

  蛋白质长什么样?我们可能已经在课本上看到过太多描绘它们空间结构的插图了。但是,这些插图都是示意图,在此之前,人们还没有通过什么方法直接拍摄过单个蛋白质的结构。不过现在,真正的蛋白质“单人照”已经问世了,它就是下面这个样子:

  这是苏黎世大学一组研究者的最新成果,相关论文已经在论文预印本网站arXiv上公布。他们把蛋白质分子固定在一层石墨烯上,在电子全息显微镜(electron holographic microscope)下得到了这样的图像。

  以往的显微成像技术很难直接研究单个蛋白质,因为在成像过程中蛋白质的结构会遭到破坏。研究蛋白质等生物大分子的空间结构,一般要依靠X射线衍射, 但这种技术也有一些缺点,例如它必须要先让蛋白质形成结晶,而且也不能直观地看到分子结构。而这一次,研究者们选择了低能量的电子束来给蛋白质“拍照”, 这样就避免了蛋白质结构的破坏。

  不过,电子的能量低了,也意味着它们的穿透力变弱,这时候,就需要选择更薄、更容易透过电子的载体来固定蛋白质分子了。就像在光学显微镜下使用透明 的玻璃片那样,研究者们选择了对电子足够“透明”的石墨烯单层来承载蛋白质分子。在特高真空的环境下,蛋白质分子被固定到非常洁净的石墨烯表面进行拍摄, 通过电子产生的干涉条纹,我们就得到了蛋白质结构的直观图像。

   

  成像示意图

  研究者们对几种不同的常见蛋白质进行了测试,结果发现,通过新技术得到的“蛋白质照片”和此前人们通过传统方法确定的蛋白质空间结构表现一致,由此可见,这种成像技术的结果是准确的。

   

  蛋白质的“单人照”和已知的空间结构一致。从左至右分别为:血红蛋白、牛血清白蛋白、细胞色素C

  接下来,研究团队计划用这种新技术对以往难以确定结构的蛋白质进行研究。他们希望,这种新技术将可以应用于医疗,尤其是用在那些与蛋白质空间结构出错有关的疾病上。(编辑:卷扬机)

责任编辑:优优

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