世界首次！“幀級”捕捉！

來源：科技日報(bào)

◎ 科技日報(bào)記者張佳星

“在分子尺度上，即便一種蛋白質(zhì)也是形態(tài)各異的，可以想象成不同的舞蹈動(dòng)作，但之前的技術(shù)很難捕捉到動(dòng)作的‘每一幀’。”7月12日，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所、北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院研究員王晨軒在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)表示，團(tuán)隊(duì)與合作者成功利用掃描隧道顯微技術(shù)，對蛋白質(zhì)形態(tài)各異的共存微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)測量，這在世界上還是首次。

王晨軒團(tuán)隊(duì)與俄亥俄州立大學(xué)、國家納米科學(xué)中心、加州理工大學(xué)、哈佛大學(xué)科學(xué)家合作完成的該項(xiàng)成果，近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

“科學(xué)家發(fā)展出了很多技術(shù)觀測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。”王晨軒解釋，這些方法都對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行了“加工”，很難呈現(xiàn)它們的“原貌”。不止如此，傳統(tǒng)技術(shù)只能給出“群體畫像”，很難呈現(xiàn)出蛋白質(zhì)分子的“千變?nèi)f化”。

那么，有沒有可能完成“所見即所得”的實(shí)拍？

“掃描隧道顯微技術(shù)是直接對每個(gè)分子進(jìn)行測量，不需要對樣本進(jìn)行特殊處理，也不涉及平均化，因而能更準(zhǔn)確地反映出蛋白質(zhì)真實(shí)的結(jié)構(gòu)，而且具有足夠高的分辨率能反映一種分子、多種結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)體系，實(shí)現(xiàn)‘所見即所得’。”王晨軒說。

“我們試著在掃描隧道顯微鏡的單原子探針上施加了一個(gè)電壓脈沖，保證探針在測量時(shí)一直處于單原子水平的尖銳程度，因而獲得超高分辨率的成像圖像。”王晨軒告訴記者，在改進(jìn)硬件的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還編寫了自動(dòng)化圖像分析與數(shù)據(jù)處理軟件，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理的算力，最終實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)分子不同構(gòu)象變化的“幀級”捕捉。

憑借全新技術(shù)，人類將能掌握更清晰的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)圖紙，弄清構(gòu)象與功能的關(guān)系，助力超分子材料設(shè)計(jì)、藥物載體構(gòu)建等前沿研究。