時間:2020-11-13 來源:
這是一種新型的冠狀病毒(SARS-CoV-2),有四種主要的結構蛋白:刺突蛋白(S蛋白),核衣殼蛋白(N蛋白),膜蛋白(M蛋白),包膜蛋白(E蛋白)。其中,S蛋白和N蛋白是新冠免疫檢測試劑盒關鍵原材料,對新冠病毒的診斷和排查具有重要價值。依據這一檢測成果,科研人員短短數天就研究出可檢測病毒的核酸試劑,快速打響了抗擊疫情的“第一槍”!

新型冠狀病毒3CL水解酶晶體結構
這是因為,蛋白質是組成人體一切細胞、組織的重要成分,機體所有重要的組成部分都需要有蛋白質的參與,了解了蛋白質,在某種程度來說,就是了解了人類自己。
通過對“靜止”的蛋白質進行觀察,很多“疑難雜癥”都能浮出水面。
比如生雞蛋放久了不易壞,因為雞蛋清的原因,雞蛋清內的溶菌酶破壞了細菌細胞壁,殺死了細菌,研究其內部的分子結構,可以開發新的殺菌特效藥。
以癌癥為例,通過配備針對“乳腺癌”的蛋白質溶液,在太空中形成了排列整齊、易于觀測的結晶。
當結晶回到地面時,通過X射線結晶方式,能夠更加清晰的觀測到“乳腺癌”蛋白質的“真容”,使用高通量的結晶管道來幫助說明人類蛋白質組的未知部分,從而又能幫助理解癌癥的產生、發展及治療。
如果對沙眼病毒、痢疾蛋白的研究,對今后開發治療沙眼病、痢疾病的藥物也同樣很有幫助。
對于新冠病毒,它能快速傳播的原理是,新冠病毒的RNA基因組不到30000個堿基,編碼構成該病毒的29種蛋白質,這些生物大分子可以保護病原體,幫助其附著在宿主細胞上并使其復制。只有揭示這類蛋白質的結構,才能開發出可以破壞蛋白質功能的小分子,研究出抗體和疫苗。
通俗來講,蛋白質觀測,是科研人員研究疾病與治療方案的橋梁!

各式各樣的蛋白質晶體
可是蛋白質又小到不能從顯微鏡下直接觀察,你還就必須得獲得它們的晶體,用X-射線去探索它們的結構,“結晶”就成了最困難的工作,不僅耗時耗錢,而且成功率低。
于是,2011年,神州八號飛船帶著17項生命科學實驗的“黑匣子”沖入太空,其中就有一項是蛋白質結晶。當中科院生物物理研究所實驗室的科研人員打開“黑匣子”時,蛋白質結晶實驗品露出了“真容”。在外太空后結晶后,蛋白質形成晶體,猶如鉆石,晶體上還折射出了藍、黃顏色的光芒。

神八帶回來的蛋白質晶體


這是由于在地球上進行結晶時,受到重力及其誘導的浮力對流的影響,蛋白質晶體下沉,出來的效果類似煮餃子沒煮好,會黏在一起。而太空失重狀態下,溶液中長出的晶體懸浮在溶液中不會下沉,不會“黏”到一起,內部分子結構排列更整齊,因而形成了完美的蛋白質結晶。
由于技術的進步,近年來確定蛋白質結構的過程變得更加容易,但是在結構生物學研究中,蛋白質晶體制備仍然耗時耗錢,成功率低,畢竟我們不能一直把蛋白質送到太空中去結晶。那么如何在蛋白質結晶篩選實驗中添加材料幫助蛋白質結晶,讓制備蛋白質晶體的成功率更高,科學家們仍然在用智慧探索。
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