Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

科学家开发快速和有效方法确定蛋白质结构

Published on July 20, 2009 at 10:10 PM

美国能源部的科学家 (DOE)劳伦斯伯克利国家实验室开发了快速和有效方法确定蛋白质结构,缩短经常需要几年到几天问题的进程。

女巫 beamline 的格雷戈 Hura在伯克利实验室的先进的光源。 beamline 有二个可互换的末端岗位,一大分子结晶学的和一小角度 X-射线分散的 (SAXS)。 照片: 劳伦斯伯克利国家实验室 - 罗伊 Kaltschmidt,摄影师

高处理量蛋白质传递途径可能允许科学家加快生物燃料的发展,解密 extremophiles 如何在杀害多数有机体的情况兴旺和更好知道蛋白质如何执行生活的重要功能。

这个技术将帮助科学家跟上源于有机体和环境范例的基因组研究生长数据泛滥例如海水和土壤。 必须分析用蛋白质的这些研究编码识别的每个新的基因和每蛋白质结构为了确定什么它。 当前结构上的描述特性技术是慢的,然而,意味最近被发现的蛋白质和他们的许多复杂请继续堆,依然是他们的功能奥秘。

“有在结构上的染色体组的一个瓶颈,并且该我们的系统的地址”,一位科学家说格雷戈 Hura,伯克利实验室的实际生物科学分部的。 他在 La Jolla 开发了与伯克利实验室的生命科学分部和 Scripps 研究所的约翰 Tainer, CA. 迈克尔亚当斯和其他科学家的技术从佐治亚大学也造成这个研究。

他们的工作在日记帐本质方法的 7月 20日在线编辑被发布。

这个小组开发了蛋白质传递途径在先进的光源 (ALS),国家用户设备位于生成科学研究的强烈的光的伯克利实验室。 在称 SIBYLS 的 beamline,他们使用了叫的一个技术小角度 X-射线分散 (SAXS),能图象蛋白质在其自然状态,例如解决方法和在大约 10 埃一个空间分辨率,是足够小的确定蛋白质的三维形状。 先进的光源生成的精采光使对于每个实验材料减到最小是必需的相当数量,使技术实用的几乎所有原生质。

要最大化速度, Hura 安装一个机器人自动地吸取蛋白质范例到位置,因此他们可以被 X-射线分散分析。 并且分析发生的数据,他们使用了美国能源部的超级计算资源国家能源研究科学计算中心 (NERSC),在伯克利实验室根据。 巨型计算机的字符串可能通过数据搅动为每个星期 20 蛋白质或者超过每年 1000 个大分子。

这个结果是移动以危险的速度与用于的当前技术比较确定蛋白质形状和结构的系统: X-射线结晶学和核磁反应。 最近,在一个月范围,这个小组使用这个系统解决 40 蛋白质结构从 Pyrococcus furiosus 的,可能居住在 100°C. 的一微观 extremophile。

“这将需要与 X-射线结晶学的几年”, Hura 说。 “用于的什么需要几年,罐头现在采取几星期”。

添加 Tainer, “能现在得到在解决方法的结构信息在多数范例,而不是 15% 得到由当前结构上的染色体组的主动的工作成绩的最好使用核磁反应和结晶学的我们。 “

因为它是清明节和其他应用的生产的,一名迷人的候选人伯克利实验室小组选择了 P. furiosus。 它有生产氢,是一种潜在的代用燃料的一条路。 并且许多工业生产方法是高度酸性和非常热的 - 情况该 P. furiosus 爱。

“如果我们可能了解哪些有机体的蛋白质在这些情况允许它兴旺,然后我们可以可能适用他们于发电,并且其他应用”, Hura 说。

将来的综合生物工作成绩可能介入采取有用的蛋白质或蛋白质网络从一微生物的和导入它到另一微生物。 为了执行此,科学家必须了解需要导入多少这个网络和仍然安排它能做其工作。 这要求分析在数百的各自的蛋白质不同的情况。

“这是我们的系统将有大影响的地方。 我们可以几星期执行此种结构分析,与与结晶学的几年相对”, Hura 说。

当然,这样速度不来没有折衷方案。 X-射线结晶学产生非常高分辨率图象,而小角度 X-射线分散产生蛋白质的形状在一低分辨率大约 10 埃 (一埃是十百万分之一分之一一毫米)。

但是 X-射线结晶学提供的信息的级别总是不是必要的。 有时,知道一蛋白质是否类似于在形状别的是了解其功能的足够。 并且 SAXS 补偿什么它在精确度缺乏通过提供准确信息在蛋白质的形状、装配和构象的变化在解决方法上。

“我们可以有较少信息,并且仍然回答需要被回答的问题”, Hura 说,补充说,他们的技术将帮助在下阶段染色体组的研究内迎接。 “被识别的基因的数量增长以一种巨大的费率。 我们需要跟上此和得知在这些基因输入的所有蛋白质”。

添加 Tainer, “此传递途径是我们可以通过结合物理和设计达到与结构上的生物,是可能的在象伯克利实验室的政府实验室惊人的影响的示例”。

多重学科的工作,亦称进行在 beamline 12.3.1 的伯克利实验室的提前的光源,女巫 (生命科学的结构上集成的生物),依靠在科学母鹿办公室的内三个不同办公室提供的资源 (SC)。 一部分支持此工作由生物和环境研究 (误码率) SC 的办公室。 而一部分支持 beamline 由误码率, ALS 由基本的能源科学 SC 的办公室支持。 NERSC 由先进科学计算 SC 的办公室资助。

要帮助结果的通信,小组创建一个万维网可访问的数据库, www.Bioisis.net,存档所有实验详细资料与每个被分析的范例相关。

“稳健,高处理量解决方法结构分析通过小角度 X-射线分散 (SAXS)”由格雷戈 Hura, Angeli Menon,米哈拉 Hammel,罗伯特 P. Rambo, Farris Poole,苏珊 Tsutakawa,弗朗西斯 Jenney,斯科特 Classen,肯尼斯 Frankel,罗伯特 Hopkins,被唱jae 杨,约瑟夫斯科特, Bret Dillard,迈克尔亚当斯和约翰 Tainer 被发布在日记帐本质方法的在线 7月 20日。

Last Update: 13. January 2012 18:02

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit