介绍一下小弟最近在进行的一项研究 结构生物学为目前生化研究上的一门显学 但台湾在这方面起步较为晚 故慢世界潮流有一段时间 目前在台湾在结构生物学上的发展 除了中兴 其他几乎集中於新竹以北 其中仪器与技术将是目前结构生物学绝对的关键 以目前研究蛋白质结构的两大主流 crystallization and X ray diffraction 与 NMR 而言 以 x ray diffraction 在解结构而言 关键常在crystallization proetin crystallization 筛条件耗时耗工 在某方面而言 也相当耗钱 目前除中研院生化所具有robot 可以大量节省筛条件的时间 其他的少有实验室有资本人力来作 其另一重点为 x-ray diffraction 由於历史悠久 几乎很多好找条件的protein (soluble , 稳定, 表现量大....等等等) 早已被解完 现今的挑战常在於一些 membrane protein, unstable protein... 由於 crystallization 所需 protein 量也大 , 更加深一些困难度 就 NMR 而言 目前高解析度的仪器极少 (台湾 800 Mz 才两台) 且 protein 有一些size 的限制.. 在讯号的分析上 也是相当的耗时耗工 故科学家在这两方之外 又尝试了一些方法来进行蛋白质结构的解析 EM (electro microscopy) and MS 利用 MS 解结构 好处是其为 high throughput 与入门的条件较低 其方法是将蛋白质进行利用特殊的化学试剂 进行化学交连法 (chemical crosslinking) 此化学试剂可以专一性的将蛋白质特定的胺基酸以共价键结合 处理完之後的蛋白质利用专一性的蛋白腜或是化学试剂将蛋白质水解 再以质谱分析其片段 将哪个几号位置上的胺基酸与第几号位置上的胺基酸交连 就可以将蛋白质特定胺基酸的空间位置预测出来 不同的种类 长度的 cross linker 可以进行不同胺基酸的反应 以增加可信度 利用胺基酸的空间位置 配合上 atomic modelling... 利用蛋白质二级结构的概念 (如热力学 立障效应) 即可极为初步的看出蛋白质三级 甚至四级结构 有人可能会 complain 这仍旧是有电脑预测 但在二级结构上 加入了 CD 的数据.. 三级甚至四级结构上 加入了EM 的数据 在拥有大量的实验数据佐证上 突破以往 x-ray 与 NMR 的 strategy 就产生了 其优势在於他不像 x-ray 需要有结晶, NMR 受到解析度与size的限制 而且他需要量极少 不像 x-ray 与 NMR 所需蛋白质量较高 仪器上 LC-MS MS 与极高能量的 x-ray 光源, 超高解析度NMR动则上亿比起来 也是好的多 故从 2000 年开始 以质谱进行一些重要的蛋白质结构的解析越来越多LAB参与 相关质谱应用於蛋白质 3D 结构上的软体也被发展出来 在 2003~2004 相关的 paper 突然暴增 我在前一年碰 protein crystallization 後 再有了single crystal後 转向研究 protein topology 上来 才进入这项实验 目前除了我在中研院所接触的lab以外 还没听说过台湾的实验室有人开始进行 所以我有问题都得 e mail 去请教外国的专家.... 相关 reference Chemical cross-linking and mass spectrometry for mapping three-dimensional structures of proteins and protein complexes. J Mass Spectrom. 2003 Dec;38(12):1225-37. Chemical cross-linking and mass spectrometry for protein structural modeling. J Mol Biol. 2003 Aug 8;331(2):303-13. Review. 以上为介绍相当好的两篇 A top-down approach to protein structure studies using chemical cross-linking and Fourier transform mass spectrometry. Eur J Mass Spectrom (Chichester, Eng). 2003;9(6):623-31 Probing three-dimensional structure of bovine serum albumin by chemical cross-linking and mass spectrometry. J Am Soc Mass Spectrom. 2004 Aug;15(8):1237-47 Mapping the topology and determination of a low-resolution three-dimensional structure of the calmodulin-melittin complex by chemical cross-linking and high-resolution FTICRMS: direct demonstration of multiple binding modes. Biochemistry. 2004 Apr 27;43(16):4703-15. ....... --

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