介紹一下小弟最近在進行的一項研究 結構生物學為目前生化研究上的一門顯學 但台灣在這方面起步較為晚 故慢世界潮流有一段時間 目前在台灣在結構生物學上的發展 除了中興 其他幾乎集中於新竹以北 其中儀器與技術將是目前結構生物學絕對的關鍵 以目前研究蛋白質結構的兩大主流 crystallization and X ray diffraction 與 NMR 而言 以 x ray diffraction 在解結構而言 關鍵常在crystallization proetin crystallization 篩條件耗時耗工 在某方面而言 也相當耗錢 目前除中研院生化所具有robot 可以大量節省篩條件的時間 其他的少有實驗室有資本人力來作 其另一重點為 x-ray diffraction 由於歷史悠久 幾乎很多好找條件的protein (soluble , 穩定, 表現量大....等等等) 早已被解完 現今的挑戰常在於一些 membrane protein, unstable protein... 由於 crystallization 所需 protein 量也大 , 更加深一些困難度 就 NMR 而言 目前高解析度的儀器極少 (台灣 800 Mz 才兩台) 且 protein 有一些size 的限制.. 在訊號的分析上 也是相當的耗時耗工 故科學家在這兩方之外 又嘗試了一些方法來進行蛋白質結構的解析 EM (electro microscopy) and MS 利用 MS 解結構 好處是其為 high throughput 與入門的條件較低 其方法是將蛋白質進行利用特殊的化學試劑 進行化學交連法 (chemical crosslinking) 此化學試劑可以專一性的將蛋白質特定的胺基酸以共價鍵結合 處理完之後的蛋白質利用專一性的蛋白腜或是化學試劑將蛋白質水解 再以質譜分析其片段 將哪個幾號位置上的胺基酸與第幾號位置上的胺基酸交連 就可以將蛋白質特定胺基酸的空間位置預測出來 不同的種類 長度的 cross linker 可以進行不同胺基酸的反應 以增加可信度 利用胺基酸的空間位置 配合上 atomic modelling... 利用蛋白質二級結構的概念 (如熱力學 立障效應) 即可極為初步的看出蛋白質三級 甚至四級結構 有人可能會 complain 這仍舊是有電腦預測 但在二級結構上 加入了 CD 的數據.. 三級甚至四級結構上 加入了EM 的數據 在擁有大量的實驗數據佐證上 突破以往 x-ray 與 NMR 的 strategy 就產生了 其優勢在於他不像 x-ray 需要有結晶, NMR 受到解析度與size的限制 而且他需要量極少 不像 x-ray 與 NMR 所需蛋白質量較高 儀器上 LC-MS MS 與極高能量的 x-ray 光源, 超高解析度NMR動則上億比起來 也是好的多 故從 2000 年開始 以質譜進行一些重要的蛋白質結構的解析越來越多LAB參與 相關質譜應用於蛋白質 3D 結構上的軟體也被發展出來 在 2003~2004 相關的 paper 突然暴增 我在前一年碰 protein crystallization 後 再有了single crystal後 轉向研究 protein topology 上來 才進入這項實驗 目前除了我在中研院所接觸的lab以外 還沒聽說過台灣的實驗室有人開始進行 所以我有問題都得 e mail 去請教外國的專家.... 相關 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. 以上為介紹相當好的兩篇 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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