瑞典查爾莫斯理工大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種獨特的蛋白質(zhì)研究方法，可以為藥物研究打開一扇新的大門。通過在玻璃制成的納米膠囊中捕獲蛋白質(zhì)，研究人員已經(jīng)能夠在自然環(huán)境中創(chuàng)建一個獨特的蛋白質(zhì)模型。研究結(jié)果發(fā)表在科學(xué)雜志《小》上。
蛋白質(zhì)是尋找目標并執(zhí)行細胞生存和功能所必需的許多不同任務(wù)。這使得它們對新藥的開發(fā)有意義——尤其是那些位于細胞膜上的蛋白質(zhì)，并決定了哪些分子可以進入細胞，哪些不能。這意味著了解這些蛋白質(zhì)的工作原理是開發(fā)更先進藥物的重要挑戰(zhàn)。但這并不容易——這種蛋白質(zhì)非常復(fù)雜。如今，幾種不同的方法被用來對蛋白質(zhì)進行成像，但沒有一種方法能完全解決在自然環(huán)境中研究單膜蛋白質(zhì)的挑戰(zhàn)。
由化學(xué)和化學(xué)工程系的馬丁安德松領(lǐng)導(dǎo)的查爾莫斯理工大學(xué)的一個研究小組已經(jīng)成功地使用原子探針斷層掃描術(shù)來成像和研究蛋白質(zhì)。原子探針斷層掃描已經(jīng)存在了一段時間，但以前沒有以這種方式使用過——它用于研究金屬和其他硬材料。
“當我們發(fā)現(xiàn)可以通過這項技術(shù)區(qū)分骨骼中的有機物時，這與研究骨骼和植入物之間的接觸面有關(guān)。這給了我們進一步開發(fā)蛋白質(zhì)方法的想法，”馬丁安德松說。
面臨的挑戰(zhàn)是開發(fā)一種在自然環(huán)境中保持蛋白質(zhì)完整的方法。研究人員通過將蛋白質(zhì)封裝在直徑只有50納米(納米是毫米的百萬分之一)的非常薄的玻璃片中，成功實現(xiàn)了這一目標。然后，他們用電場切斷玻璃的最外層，并通過原子釋放蛋白質(zhì)原子。然后可以在計算機上三維重建蛋白質(zhì)。
與現(xiàn)有的蛋白質(zhì)三維模型相比，驗證了研究結(jié)果。未來，研究人員將改進方法以提高速度和準確性。
這種方法在很多方面都有所突破。除了三維結(jié)構(gòu)建模，它還可以同時顯示蛋白質(zhì)的化學(xué)組成。
“我們的方法提供了許多好的解決方案，可以成為現(xiàn)有方法的有力補充。研究蛋白質(zhì)是如何在原子水平上構(gòu)建的是可能的，”馬丁安德松說。
使用這種方法，有可能研究所有蛋白質(zhì)，這在目前是不可能的。如今，只有大約1%的膜蛋白被成功地進行了結(jié)構(gòu)分析。
“通過這種方式，我們可以研究單一的蛋白質(zhì)，而不是目前研究大量蛋白質(zhì)然后創(chuàng)造平均值的方法，”馬丁安德松研究小組的研究員古斯塔夫桑德爾說。
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