Nature发表结构生物学重要成果

 美国能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员首次对调控蛋白质生产的RNA开关进行了实时成像。这项重要的研究成果发表在十一月十五日的Nature杂志上，向人们展示了X射线无电子激光器（XFEL）研究RNA的强大实力。

“这是首次在原子水平上实时观察由两个生物分子化学互作触发的生物反应，”领导这项研究的结构生物学家Yun-Xing Wang说。XFEL为人们提供了其他途径无法获知的细胞基础机制。

RNA是所有细胞的关键遗传物质，根据DNA蓝图以多种方式指导核糖体生产蛋白质。核糖开关是一种存在于细菌中的特殊RNA开关。Wang及其同事研究了创伤弧菌的一个核糖开关。这个核糖开关位于一条mRNA长链上，对蛋白质合成进行调控。这条mRNA指导合成的蛋白质，负责帮助细胞生产 腺嘌呤。当细菌内的腺嘌呤过多时，腺嘌呤分子进入核糖开关的口袋，使开关变为另一个形态，改变蛋白质和腺嘌呤生产的速度。

研究人员把这种核糖开关制成纳米晶体，将其混在含有腺嘌呤分子的溶液中。每一个晶体都很小，腺嘌呤可以快速均匀的渗透进去，进入核糖体开关的口袋。随后研究人员用X射线激光器以特定的时间间隔轰击这些晶体，首次观察到了一个转瞬即逝的中间阶段。他们获得了首张核糖开关的空口袋初始状态，还发现它存在两个稍有不同的构象，只有其中一个参与了开关活性。

自核糖开关最早被Winkler等人于2002年发现并命名以来，这一关键调控元件的研究历程已经走过了十年。近期来自复旦大学上海医学院、药学系等处的研究人员发现了一种广泛分布于具有抗生素耐药性细菌病原体中的新型核糖开关：氨基糖苷结合核糖开关，相关成果公布在1月17日的Cell杂志上，同期两位科学家还以“A Decade of Riboswitches”为题，点评了这项研究成果。

X射线晶体衍射是人们了解原子世界的利器，这一技术为人们解析了大量的重要生物学结构。在这一技术百年诞辰之际，Nature杂志以特刊形式，介绍了X射线晶体衍射的过去、现在和将来。

利用X射线晶体学技术研究蛋白质结构，需要用许多已知数据，来填补数据的缺口。SLAC国家加速器实验室的研究人员应用X射线新技术，从头解析了蛋白质溶菌酶的准确结构，构建了该蛋白的完整3D模型，这是蛋白结构分析的一个重要里程碑。