科技2014——看清蛋白质！

蛋白质在我们的生活中扮演着非常重要的角色，它是生命活动的主要承担者，占人体重量的百分之十六到百分之二十，人体内几乎所有的生命活动都与蛋白质息息相关。但是，很多人其实并不了解蛋白质究竟是什么？研究蛋白质的结构和功能对于我们的生活有着重要意义。今天的节目，就让我们一同前往上海的国家蛋白质科学中心，通过各种高科技手段和方法，“看清”这生命中不可或缺的蛋白质。

·自动化设备生产蛋白样品，告别“手工作坊”时代

雷鸣教授是蛋白质研究领域的权威专家，也是上海国家蛋白质科学研究中心的主任。在他的带领下，我们来到了国家蛋白质科学中心的规模化蛋白质制备系统，雷教授最引以为傲的实验系统，它是蛋白质研究的基础，起到了一个大型“生产车间”的作用。

自动化的机器运作则可以非常迅速地达到一天克隆960个样品，而传统的人工操作一天只能完成十几个样品。自动化系统解决了大量繁琐而重复的操作，使研究员彻底告别传统的“手工作坊”时代，从单调的实验中解放出来，能够花更多精力在研究和思考上。

·千方百计“看清”蛋白质

（一）“五线六站”检验蛋白质结构

规模化蛋白质构建系统为其它系统提供原料，其他系统可以用各种蛋白样品进行研究。蛋白质中心在上海光源拥有“五线六站”，专门研究蛋白质的三维结构。

蛋白质微晶结构线站、蛋白质复合物结构线站以及高通量蛋白质结构晶体线站都是用来检测晶体结构的蛋白质样品。有些蛋白质能够顺利生长成为晶体，对于不能够顺利生长成为晶体的蛋白质，则可以通过X射线小角散射线站来收集生物样本。它只需要在溶液状态下得到均匀性比较好的溶液蛋白，就能够测定它的结构，得到它的低分辨率的结构模型。

我们所看到的蛋白质结构，只是它在某一状态下的稳定结构，因为蛋白质分子不像小分子，只有几十个化学键，它有几万个甚至是几十万个化学键。把这些原子捧在一起，就很难使蛋白质分子固定在一个不变的状态了。

（二）质谱技术——研究蛋白质的“领跑技术”

质谱系统能够用来研究蛋白质化合物，对于细胞中产生的微妙变化，质谱技术可以在实验过程中，非常敏感的感受到其中的细节变化。

此外，通过对蛋白质的精确分析，质谱技术在药物代谢与研究，筛选疾病生物标志物和药物靶点方面提供帮助。

药物和药物靶点，就好像是钥匙和锁的关系，要配一把能打开锁的钥匙，一定要知道锁芯里面的具体构造和结构。同样的，知道了蛋白质的准确结构，就能根据这些结构设计药物。

（三）给蛋白质拍张“高清”照

闻名已久的电镜分析系统主要运用低温冷冻透射电镜，结合三维重构技术，达到对生物超大分子复合体的高分辨率三维结构解析。它能给蛋白质拍出“高清”照。

我们日常生活当中拍摄的照片都是宏观的尺度上，所以不需要进行数据的处理。而在微观上拍摄一个蛋白质或者蛋白质复合物的时候，需要对照片进行非常精细的图像处理，使得我们可以解析到精确度能达到几个埃量级的蛋白质结构。