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新型蛋白质材料——蛋白质晶体框架(PCFs)
来源 : 科学之家   发布时间 : 2014-09-17 14:00
德国柏林亥姆霍兹中心(Helmholtz Center Berlin,HZB)和中国复旦大学的科学家和研究人员研发了一种新型材料——蛋白质晶体框架(PCFs)。

在某种辅助物质的作用下,蛋白质晶体框架中的蛋白质以一种特殊地方式固定,实现有序对称地排列,从而形成高度稳定的晶体。未来工作中,亥姆霍兹中心和复旦大学的研究人员将进一步深入研究如何将这些蛋白质晶体框架用作新型功能材料。他们的研究成果于2014年8月22日发表在学术期刊Nature Communications上。
 
 图片说明:伴刀豆球蛋白A分子在两种蛋白质晶体框架中的排列。图片来源:复旦大学/HZB

众所周知,蛋白质是非常敏感的分子,大家熟悉的煮鸡蛋即是一个很好的例子。在特定环境下,比如浸泡在沸水中,蛋白质就会变性,具体表现为自然形态改变和变硬。事实上,研究人员现在已经可以处理这些物质,并且已经掌握了使蛋白质在自然状态下结晶的要领。不可否认,这些成果的取得实属不易,但这是研究人员在高分辨率下研究蛋白质结构的唯一方法。此外,这些蛋白质晶体极其脆弱、敏感,难以处理。

现在,复旦大学的科学家首次突破这些困难,将伴刀豆球蛋白A与糖类和染料罗丹明的辅助分子相连。固定好的伴刀豆球蛋白蛋白分子对称地排列在辅助分子结构内,形成晶体。在这种晶体中,蛋白质分子高度稳定,彼此紧密相连,就形成了蛋白质晶体框架。

单纯制备这样的分子结构是没有意义的,除非确切了解他们的形成过程以及原子水平上的结构特征。在探索恰当实验方法的过程中,上海的研究人员向亥姆霍兹中心的一位中国科学家寻求帮助。在研究过程中,亥姆霍兹研究中心电子储能环BESSY II中的麦克斯韦(MX)光束线引起了同事们的注意。

柏林亥姆霍兹中心,麦克斯韦实验室的科学家Manfred Weiss博士这样说到:“在柏林亥姆霍兹中心,我们可以提供非常专业的结晶学研究工作站,这是在高分辨率下研究蛋白质结晶结构的理想场所。”很快,研究人员发现可以人为决定辅助分子穿透蛋白质晶体框架的能力。Manfred Weiss博士还说:“这使得蛋白质晶体框架更加灵活多变,这一点在未来研究其潜在应用时我们应牢记在心。”(科学之家,译审:JY Chen)   

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