圣彼得堡大学学者证实晶体中的蛋白质分子发生“摆动”

X射线晶体学是解密蛋白质结构的主要方法之一，然而它要求蛋白质必须结晶。尽管在日常生活中晶体是固体的、静态的，但就在最近，科学家们成功证实了晶体中的蛋白质分子在发生“摆动”。这种摆动幅度比较小，仅有几度而已，但这却足以大大破坏X射线衍射图及二维核磁共振谱的质量。对科研人员来说，获得高质量的蛋白质结构模型是尤为重要的，因为现代分子生物学的知识正是基于X射线晶体学数据。尤其是得益于高分辨率晶体学领域的发展，药物开发过程中出现了革命性的飞跃。

在与格勒诺布尔结构生物学研究所的保罗·尚达的协作研究中，圣彼得堡国立大学的科学家们在确定分子摇摆运动之前提出了可以准确认定所检测对象定时特性的实验数据。对用于研究的泛素蛋白晶体来说，这一运动仅有数十微秒。

此外，研究人员已经能够充分且完整地描述不同蛋白晶体类型中的局部构象动力学现象，即一个所谓β转角的陡变。“这些模拟实验通过分子动力学方法可以证实，蛋白质分子与所形成的晶格之间的接触可以显著影响到这一运动”，尼古拉·斯科雷尼科夫说。“反之，这又使得我们对局部动力学与整体蛋白质分子摇摆运动之间存在因果关系进行假设。然而，我们尚未得到针对这一假设的实验依据，这个问题还有待我们进一步研究解决”。

圣彼得堡国立大学的科学家们推测，未来他们研发出的这套方法将会更适用于蛋白质结晶研究，例如，利用点突变来改变结晶接触点，从而降低蛋白质分子的摆动幅度，并提高X射线数据的质量。

为该科研团队的研究工作做出显著贡献的还有圣彼得堡国立大学副博士研究生谢尔盖·伊兹马伊洛夫，以及我校（生物化学教研室）职工奥利嘉·罗加乔娃副博士。尼古拉·斯科雷尼科夫指出，有两大因素组合在一起，促进了我们取得意义重大的科研成果：一是接受良好现代教育的有才华、敬业的年轻科学家们，二是俄罗斯科学基金会在资金上的大力支持。该研究成果已在《Nature Communications》杂志上发表。