解決了P22病毒的詳細(xì)化學(xué)結(jié)構(gòu)
貝勒醫(yī)學(xué)院,勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,麻省理工學(xué)院和普渡大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)完成了前所未有的近原子分辨率的P22病毒化學(xué)結(jié)構(gòu)模型。該研究發(fā)表在“ 美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”上。近30年來(lái),Baylor的杰出服務(wù)教授和Alvin Romansky生物化學(xué)與分子生物學(xué)教授及該論文的高級(jí)作者Wah Chiu博士的實(shí)驗(yàn)室一直在應(yīng)用電子低溫顯微鏡和計(jì)算機(jī)重建技術(shù)來(lái)確定三維結(jié)構(gòu)。生物納米機(jī)器,如P22病毒。這種病毒是一種感染細(xì)菌的噬菌體,在這種情況下是沙門(mén)氏菌,并且已經(jīng)通過(guò)遺傳學(xué),生物化學(xué)和生物物理學(xué)進(jìn)行了廣泛的研究。然而,其精確的化學(xué)結(jié)構(gòu)仍未得到解決。
“2011年,我們發(fā)表了一種P22病毒的結(jié)構(gòu),使我們能夠確定地追蹤大部分蛋白質(zhì)骨架,但我們無(wú)法想象出細(xì)節(jié),例如個(gè)體,小側(cè)鏈,”共同第一作者說(shuō)。 Corey Hryc,Chiu實(shí)驗(yàn)室的研究生。“從那以后,顯微鏡技術(shù)得到了改進(jìn);我們有了新的探測(cè)器,可以讓我們記錄更好和更高對(duì)比度的圖像,以提高我們數(shù)據(jù)的分辨率。此外,我們有新的處理算法,可以讓我們?cè)黾咏鉀Q結(jié)構(gòu)的能力。“
精密低溫電子顯微鏡的新時(shí)代
“這項(xiàng)工作的新穎之處在于,我們用電子低溫顯微鏡拍攝了超過(guò)20,000個(gè)P22病毒的二維個(gè)體圖像,并使用計(jì)算協(xié)議將它們組合在一起,制作出具有前所未有細(xì)節(jié)的三維地圖,”Chiu說(shuō)。“相比之下,我們對(duì)病毒拍攝的二維圖像就像在不同的地方隨機(jī)拍攝數(shù)千張頭部照片,然后使用計(jì)算機(jī)將照片放在三維空間中。”赫瑞克說(shuō)。“通過(guò)這種方式,我們可能會(huì)創(chuàng)建一個(gè)頭部的三維模型,如果照片是X射線圖像,我們也可以看到內(nèi)部。”
對(duì)P22病毒高分辨率圖譜的分析使研究人員能夠非常詳細(xì)地了解病毒中蛋白質(zhì)的所有構(gòu)建模塊,氨基酸,包括它們的側(cè)鏈以及它們?nèi)绾闻c鄰近的氨基酸相互作用。
“我們現(xiàn)在通過(guò)這種方法獲得的生物結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)詳細(xì)信息為我們提供了比以前更多的生物化學(xué)信息,”Hryc說(shuō)。“我覺(jué)得這很令人興奮。”“由于這種精致的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié),我們已經(jīng)確定了P22病毒的蛋白質(zhì)化學(xué),”Chiu說(shuō)。“我認(rèn)為重要的是我們提供詳細(xì)的結(jié)構(gòu)注釋,以便其他研究人員可以將其用于未來(lái)的實(shí)驗(yàn)。”
“如果沒(méi)有注釋,你會(huì)認(rèn)為地圖中的所有內(nèi)容在建模方面都基本相同,但事實(shí)并非如此,”Hryc說(shuō)。“其中一些氨基酸比其他氨基酸更清晰可見(jiàn),尤其是病毒不同成分之間的相互作用。”“Hryc已經(jīng)為精密低溫電子顯微鏡設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn),”Chiu說(shuō)。
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