玻璃中的蛋白質(zhì)可以產(chǎn)生新的醫(yī)學(xué)進(jìn)展

瑞典查爾莫斯理工大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種獨(dú)特的蛋白質(zhì)研究方法，可以為藥物研究打開(kāi)一扇新的大門。通過(guò)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(gè)獨(dú)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(biāo)并執(zhí)行細(xì)胞生存和功能所必需的許多不同任務(wù)。這使得它們對(duì)新藥的開(kāi)發(fā)有意義——尤其是那些位于細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，并決定了哪些分子可以進(jìn)入細(xì)胞，哪些不能。這意味著了解這些蛋白質(zhì)的工作原理是開(kāi)發(fā)更先進(jìn)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(lái)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行成像，但沒(méi)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(gè)研究小組已經(jīng)成功地使用原子探針斷層掃描術(shù)來(lái)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(shí)間，但以前沒(méi)有以這種方式使用過(guò)——它用于研究金屬和其他硬材料。

“當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)區(qū)分骨骼中的有機(jī)物時(shí)，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(jìn)一步開(kāi)發(fā)蛋白質(zhì)方法的想法，”馬丁安德松說(shuō)。

面臨的挑戰(zhàn)是開(kāi)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(guò)將蛋白質(zhì)封裝在直徑只有50納米(納米是毫米的百萬(wàn)分之一)的非常薄的玻璃片中，成功實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。然后，他們用電場(chǎng)切斷玻璃的最外層，并通過(guò)原子釋放蛋白質(zhì)原子。然后可以在計(jì)算機(jī)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(yàn)證了研究結(jié)果。未來(lái)，研究人員將改進(jìn)方法以提高速度和準(zhǔn)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(shí)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(bǔ)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(shuō)。

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(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。

“通過(guò)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?tīng)栒f(shuō)。

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