日本研发新技术可解析蛋白质二级结构

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日本研发新技术可解析蛋白质二级结构* l; p1 G2 X3 |! a+ [) ^
来源：科技世界网 / 作者： / 2016-08-02
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. j. l: ~& s3 g2 l研发中使用的核磁共振装置. E! K- n1 i/ f- H3 z2 ^2 U- D+ f! O: N
日本理化学研究所和日本电子公司的联合研究小组于2016年8月1日宣布，他们成功开发出一种核磁共鸣法(NMR法），能够在不使用同位素标记的情况下解析蛋白质的二级结构。$ T% {& \7 _$ @4 O
理化学研究所CLST-JEOL合作中心固体NMR技术开发小组的西山裕介组长带领团队完成了本次研发工作。具体成果已于8月1日刊载在英国知名科学杂志《PhysChemChemPhys》上。
% ?6 Z. \5 |$ J4 ?, K蛋白质二级结构（secondary structure of protein）指它的多肽链中有规则重复的构象，是蛋白质整体形状的基础。蛋白质中的代表性二级结构为β-折叠(β-sheet)，是由伸展的多肽链组成的，可分为平行式和反平行式两种类型。
+ U8 g' l; f- v8 a; c% M* W) f在过往的研究中已经证实，β淀粉样蛋白的异常沉积是阿尔茨海默病主要发病机制之一,而β淀粉样蛋白中富含β-折叠构造。由于β-折叠构造非常凌乱，因此难以使用X射线衍射法和冷冻电子显微镜进行解析。此外，因为β淀粉样蛋白不溶于水，所以也无法使用溶液NMR测定法。为了解析β淀粉样蛋白这类的蛋白质，需要使用人工增加了碳同位素13C以及氮同位素15N含量的同位素标记样本，进行固体魔角旋转核磁共振，不过由于13C、15N的天然存在率仅为1.1%和0.36%，因此使用范围极为受限。* g  `+ h  Z, {8 }0 L5 F
该研究小组在此前曾经研发过能够高速旋转样本的超小型NMR样本管，还成功开发出能够获得同位素丰度达99.64%的氮同位素14N原子间距离信息的14N/14N相关NMR测定法。" j0 c$ e) k2 Z1 R& p' G0 g% G
在本次的研究中，小组成员制作出分别拥有平行式β-折叠和反平行式β-折叠结构的两种丙氨酸三肽（Alanine tripeptide）微结晶样本，使用1毫克的样本来进行14N/14N相关核磁共振测定。实验发现，只有拥有反平行式β-折叠结构的丙氨酸三肽中，能够检测到β股(β－strand)间的14N/14N相关信号。这也就证明了，该方法可以辨别平行式β-折叠和反平行式β-折叠。
7 G- A* O2 ]1 X西山组长表示，在今后将通过提高样本旋转速度、强化核磁共振中使用的磁石来进一步优化设备的性能，力争让蛋白质二级结构解析技术更上一层楼，并应用到制药领域。
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