微型探測器，研究蛋白結(jié)構(gòu)生物醫(yī)藥 新材料 蘇珊?楊（ Susan Young ） 2013-02-08 14:20:49這項研究能幫助科學(xué)家更好地理解蛋白質(zhì)在疾病中的作用。為什么重要？
研究人員測定單個蛋白質(zhì)的工具有限，這讓他們很難理解基本的生物學(xué)以及一些疾病的原理。
有用的缺陷：鉆石上的缺陷結(jié)構(gòu)在假色圖中被呈現(xiàn)為黑色的圓點。鉆石缺陷可作為磁場感應(yīng)器使用，能探測到鉆石表面小樣本的微弱磁場。
兩項于1月31日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的論文開啟了確定活細(xì)胞中單個蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的可能性。盡管研究還處于早期階段，研究人員有可能借此研究更好地了解蛋白質(zhì)在疾病中所起的作用。
美國和德國的物理學(xué)家報道了兩項不同的研究。這兩項研究都是核磁共振成像（MRI）技術(shù)的重要進展。它們都應(yīng)用了經(jīng)特別改造的鉆石薄片，作為納米級別的磁場探測器。這些微型探測器可以闡明單個有機分子的結(jié)構(gòu)。研究人員利用納米級的MRI也許有一天就能直接對蛋白質(zhì)和其他分子進行原子水平上的成像。
“如果你能在單分子尺度上進行觀測，了解更多的過程細(xì)節(jié)，你也許就能準(zhǔn)確得找出問題所在并針對性地解決問題，”
德州農(nóng)工大學(xué)（Texas A&M University）大學(xué)的電子工程師菲利普?亨默（Philip
Hemmer）說。他沒參與這項研究，但在同一期《科學(xué)》雜志上寫了一篇相關(guān)的觀點文章。
到目前為止，科學(xué)家研究蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的方法仍然很有限。X射線衍射法（X-ray
diffraction）可以讓他們知道一些蛋白質(zhì)在原子水平上的圖像。但是這種方法要求很多蛋白拷貝在固定晶格中結(jié)晶。不是所有蛋白質(zhì)都能做到這點，而且這么做只能得到蛋白質(zhì)形狀的平均結(jié)果。傳統(tǒng)的核磁共振成像法（MRI）不能看到小于幾微米的結(jié)構(gòu)，因為這種方法使用的探測器沒有精確到能捕捉極小結(jié)構(gòu)磁場信號的地步。研究團隊的領(lǐng)導(dǎo)人、IBM研究院的納米研發(fā)主任丹尼爾?魯加爾（Daniel
Rugar）曾報道在納米水平上研究單分子的方法，但是該技術(shù)需要超低溫條件，無法用于活體細(xì)胞研究。
為了找出適用于室溫下可對未經(jīng)改造的單個分子進行成像的方法，魯加爾的團隊和德國斯圖加特的一個研究團隊將鉆石上的瑕疵作為微小磁場感應(yīng)器。這兩個團隊報告他們可以探測到小至5納米大小的原子。他們同時用類似塑料的有機高分子PMMA進行測試，德國地團隊還檢測了油和其他液體中的分子。
弗里德曼?賴因哈德（Friedemann
Reinhard）是德國團隊的一員。他表示目前的結(jié)果朝著可測定某種蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的新技術(shù)又邁進了一步，甚至在蛋白質(zhì)存于更大的生物結(jié)構(gòu)時也能對之進行測定。這些研究可以幫助鑒別蛋白質(zhì)之間的區(qū)別，還能發(fā)現(xiàn)那些和疾病有關(guān)的異常蛋白質(zhì)。的確，直接看到單個蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)長期以來都是生物學(xué)家的夢想。賴因哈德說：“這個夢想也許真得可以實現(xiàn)。”
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