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      2. 利用核磁共振技術測定真核細胞內蛋白質的高分辨率三維結構



        核磁共振測量和先進的計算科學揭示了高等真核細胞的蛋白質結構。

        靶蛋白在SF9細胞內表達,然后用“細胞內”核磁共振測定。利用獨特的統計分析,借助貝葉斯推理,以非常高的精度計算出蛋白質的精確三維結構(學分:東京都市大學)。


        東京都市大學的研究人員將“細胞內”核磁共振(NMR)光譜、生物反應器系統和前沿的計算法結合起來,首次在擁擠的細胞內環境中確定蛋白質結構。


        這項技術有望深入了解致病蛋白在細胞內的行為,以及新藥的篩選應用,使蛋白質對生化刺激反應的原位可視化成為可能。


        為了解決真核細胞復雜多變的內部結構,研究人員(由助理教授Teppei Ikeya和Yutaka Ito教授領導)對sf9培養的昆蟲細胞內表達的特定蛋白進行了核磁共振波譜測量。


        為了將團隊已經建立的核磁共振工作應用于sf9細胞中的蛋白質,他們結合了一個基于稀疏采樣的快速核磁共振測量方案和先進的計算方法,采用統計技術,如貝葉斯推理–方法,專門用于解釋蛋白質結構。根據細胞內核磁共振譜中有限的結構信息,以固有的低靈敏度有效地解釋蛋白質結構。


        核磁共振儀內部還裝有生物反應器系統,在測量過程中使細胞保持健康狀態。


        有了這些新的數據,研究小組能夠以高分辨率闡明三種蛋白質模型的三維結構,其主要鏈原子位置的精確度達到0.5埃(0.05納米)。特別是,他們在一種蛋白質的局部區域識別出一種與稀釋溶液中的參考結構明顯不同的結構。


        “細胞內”和“試管內”蛋白質的結構差異可能是由與細胞內其他分子的非特異性相互作用引起的。很明顯,這些相互作用有助于蛋白質的生物學功能:在細胞內環境中定位和定量蛋白質結構變化的能力,預計將對生物醫學研究產生重大影響,使我們有可能了解不同的條件對蛋白質原位構象的影響,并定量測量治療如何影響結構異常。

        這項研究發表在《Angewandte Chemie International Edition》雜志網絡版上。




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