蛋白质分子首次实现“帧级”捕捉

　“在分子尺度上，即便一种蛋白质也是形态各异的，可以想象成不同的舞蹈动作，但之前的技术很难捕捉到动作的‘每一帧’。”7月12日，中国医学科学院基础医学研究所、北京协和医学院基础学院研究员王晨轩在接受科技日报记者采访时表示，团队与合作者成功利用扫描隧道显微技术，对蛋白质形态各异的共存微观结构进行了系统测量，这在世界上还是首次。

王晨轩团队与俄亥俄州立大学、国家纳米科学中心、加州理工大学、哈佛大学科学家合作完成的该项成果，近日发表在《科学进展》上。

首次观测到的单分子图像显示出蛋白质β片层结构中存在多种构象微观状态

　　

“科学家发展出了很多技术观测蛋白质结构。”王晨轩解释，这些方法都对天然蛋白质进行了“加工”，很难呈现它们的“原貌”。不止如此，传统技术只能给出“群体画像”，很难呈现出蛋白质分子的“千变万化”。

　　

那么，有没有可能完成“所见即所得”的实拍？

　　

“扫描隧道显微技术是直接对每个分子进行测量，不需要对样本进行特殊处理，也不涉及平均化，因而能更准确地反映出蛋白质真实的结构，而且具有足够高的分辨率能反映一种分子、多种结构的蛋白质体系，实现‘所见即所得’。”王晨轩说。

　　　

“我们试着在扫描隧道显微镜的单原子探针上施加了一个电压脉冲，保证探针在测量时一直处于单原子水平的尖锐程度，因而获得超高分辨率的成像图像。”王晨轩告诉记者，在改进硬件的同时，团队还编写了自动化图像分析与数据处理软件，增强了数据处理的算力，最终实现了蛋白质分子不同构象变化的“帧级”捕捉。

凭借全新技术，人类将能掌握更清晰的蛋白质结构图纸，弄清构象与功能的关系，助力超分子材料设计、药物载体构建等前沿研究。