Nature攻克重大挑战，捕获生物合成动态图像

化学家们成功捕获了化学合成过程中的一些分子，揭示出了细胞机器的一个基础部件运作的动画视图。他们观察的这一系统是一个重要的代谢信号通路，其生成了脂肪和细胞膜等结构的主要成分：脂肪酸。研究人员将他们的研究结果发表在12月22日的《自然》（Nature）杂志上。

出于各种目的科学家们一直想要调控这一信号通路：例如，抑制癌细胞或有害细菌的混乱生长，或是提高藻类产油作为燃料。但由于缺乏有关分子参与这种合成互作的机制的完整信息，这些努力往往以失败告终。

加州大学生物化学家Michael Burkart说：“我们需要破解这一通讯密码，在分子水平上了解蛋白质相互之间协同作用的机制。”Burkart和加州大学欧文分校的Shiou-Chuan (Sheryl) Tsai共同领导了这一研究。

然而他们所面临的挑战是，生物分子通常是在运动中起作用。Tsai说：“这类似于一个巨大的机器，我们需要了解这台发动机的不同部件是如何组装到一起，协同发挥作用的。”

捕获变化中的结构图像要求这一化学家小组具有互补领域的专业知识。他们协作揭示出了一种载体蛋白的分子舞蹈，这一载体蛋白负责稳定及运送不断生成的脂肪酸链。

Tsai是X射线晶体学专家，化学家们常利用X射线晶体学方法将蛋白质固定，生成它们的静态结构图。研究小组研究的这种蛋白质：酰基载体蛋白（ACP）由于频繁地移动，因此对其开展研究极具挑战。

为了固定住ACP和其他蛋白，Burkart研究小组开发了一种分子工具箱，其中的一组小分子可以将蛋白质一起固定在它们的运作构象中。

Tsai说：“Mike固定它们，我负责拍照。”利用这种策略生成了两种快照，显示不同的互作状态。

随后，与加州大学圣地亚哥分校的化学和生物化学教授Stanley Opella合作，他们采用一种不同的方法：核磁共振扩展了他们的观察结果，揭示出溶液中这种载体蛋白和酶的运动。由加州大学圣地亚哥分校化学和生物化学教授J. Andrew McCammon领导的研究小组采用动态分子模型验证了这些观察结果。

他们看到了盐桥形成，酶抓住一些螺旋将它们拉开。不断生长的脂肪酸链也卷曲成环进入到这一载体分子的一个口袋中。Burkart说：“我们称它为有袋蛋白。它保护了脂肪酸链，直至产物离开。

Tsai说：“我们原以为这一微小蛋白只是一种转运蛋白。但当它弹出它的货物时，它就像活塞一样发挥作用。我们看到一个螺旋瓦解将脂肪酸推了出去。”

利用这一方法，这一研究小组将能够继续解析蛋白质之间的相互作用，这是成功操控生物合成信号的一个关键步骤。