據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站近日報道，英國和德國科學(xué)家借助冷凍電鏡獲得了迄今最清晰的蛋白質(zhì)圖像，并首次識別出了其中的單個原子，進(jìn)一步夯實了該技術(shù)在繪制蛋白質(zhì)3D形狀圖譜中的主導(dǎo)工具地位。這項“改變游戲規(guī)則”的技術(shù)有望使科學(xué)家以前所未有的清晰程度探測蛋白質(zhì)的工作原理，從而催生副作用更少且更好的藥物。

最新技術(shù)得到的原子級圖片的分辨率為1.2埃(1埃米=10-10米)，可清楚顯示蛋白質(zhì)中單個原子的位置，這對于理解酶如何工作，發(fā)現(xiàn)能抑制其活性的藥物特別有用。加拿大多倫多大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)家約翰·魯賓斯坦說：“‘原子分辨率’是一個真正的里程碑。”

X-射線晶體衍射曾是研究蛋白質(zhì)的主要手段，但其樣品制備過程較長，且并不適用所有蛋白分子。冷凍電鏡(cryo-EM)是“后起之秀”，也被稱為低溫電子顯微鏡。它通過向瞬間冰凍的樣品發(fā)射電子，可以高分辨率給蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)成像。冷凍電鏡已有數(shù)十年歷史，隨著技術(shù)進(jìn)步，其分辨率不斷提高。

為進(jìn)一步提高冷凍電鏡的分辨率，馬克斯·普朗克生物物理化學(xué)研究所的霍爾格·斯塔克團(tuán)隊和英國劍橋大學(xué)的紹思·施黑洛斯團(tuán)隊分別研究了一種名為去鐵蛋白的蛋白質(zhì)，此前該蛋白結(jié)構(gòu)的分辨率紀(jì)錄為1.54埃。

在最新研究中，斯塔克小組得到了分辨率為1.25埃的圖像，英國團(tuán)隊獲得的分辨率為1.2埃的結(jié)構(gòu)也非常完整。他們表示，可以分辨出蛋白質(zhì)和周圍水分子中的單個氫原子。斯塔克認(rèn)為，再對該技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，可使分辨率達(dá)到1埃。

這兩個團(tuán)隊還在一種名為GABAA受體的蛋白上測試了他們的最新技術(shù)。GABAA受體是全身麻醉、焦慮藥物等的靶標(biāo)。

施黑洛斯說，這些突破有望鞏固冷凍電鏡作為大多數(shù)結(jié)構(gòu)研究首選工具的地位。而斯塔克認(rèn)為，X-射線晶體衍射仍有其獨特魅力，“每種技術(shù)都有自己的優(yōu)劣”。