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0.1秒,给蛋白质拍张“高清照”

2014-05-28 10:53阅读: 来源:生物360责任编辑:李思杰
[导读] 剥开鸡蛋,你就看见了蛋白质。可怎样能看清它们的分子结构?怎样弄清数以万计的蛋白质如何工作?这关乎人类对生命本质的认识,也是全球生命科学家目前面临的最重大课题之一。 研究员在用光镊技术探究蛋白质。 在上海张江,一座国际一流的蛋白质科学研究平台

    剥开鸡蛋,你就看见了蛋白质。可怎样能看清它们的分子结构?怎样弄清数以万计的蛋白质如何工作?这关乎人类对生命本质的认识,也是全球生命科学家目前面临的最重大课题之一。
 

0.1秒,给蛋白质拍张“高清照”
研究员在用光镊技术探究蛋白质。


    在上海张江,一座国际一流的蛋白质科学研究平台正初具规模。日前,在中科院“公众科学日”活动中,记者走进了这个正在筹建中的国家级大科学设施,一探其中的尖端设备与先进技术。

    解析从几小时缩短到2分半钟

    世界著名结构生物学家、清华大学教授施一公曾说,对于结构生物学,拿到蛋白质结构仅仅是起点。而能拿到一个蛋白质结构,往往要耗费一个研究组约一年时间。

    “这是因为所有工作都必须由人工完成。”中科院上海生科院生化与细胞研究所研究员雷鸣告诉记者,蛋白质研究至今还处于“手工作坊”阶段,而他则希望让这一领域尽快进入“工业时代”——科学家下单要某个蛋白质结构,智能工厂会很快将数据送到书桌前。

    自2011年6月以“千人计划”引进回国,雷鸣出任国家蛋白质科学中心·上海的主任时,就开始将这一设想付诸实施。如今,这个解析蛋白质的“智能工厂”已在蛋白质科学研究(上海)设施初具雏形——

    一套由中心自行设计、全球唯一的基因克隆自动化设备初露锋芒,一天可完成960个基因的克隆,而传统人工操作一天每人最多完成十几个;蛋白质复制、提纯,乃至结晶,都由机器人完成;在上海光源的蛋白质研究专用线站上,在新研发的自动化软件帮助下,为蛋白质分子拍一张照只需0.1秒,获得一套数据最快仅需36秒,而解析结构只用短短2分半钟……

    “光镊”轻轻拉开蛋白质分子

    在可预见的未来,精细到原子的蛋白质结构,将源源不断地公诸于世,生命科学研究也将进入一个新生代。作为与蛋白质上海设施配套的国家蛋白质科学中心·上海,已准备好了蛋白质研究的一流科研平台。

    黄超兰是中心特地从海外引进的高端人才,她为中心带起了一支世界一流水准的质谱分析团队,而这一技术几乎在任何生命科研中都不可或缺。美国哈佛大学医学院终身教授周界文加盟该中心不久,就解析出了丙肝病毒中的重要蛋白,为丙肝治疗开辟新方向。中心已与顶级动物设施合作,建立果蝇、小鼠等实验动物平台,从细胞、组织层面开展更深入的蛋白质研究。

    在光镊实验室,记者看到中心科研人员独家研发的一套系统,它把蛋白质的两头套进直径2微米的微球中,用激光为“镊子”,将蛋白质轻轻拉开,由此察看蛋白质如何折叠。

    雷鸣说,他希望在这片占地45亩的科技园区里,未来不仅诞生出一批引领世界蛋白质研究的科研成果和科学家,还能衍生出一系列蛋白质相关的高技术产业。

    国家蛋白质科学中心·上海(筹)

    国家蛋白质科学中心·上海(筹)是我国在生命科学领域的第一个综合性国家级重大科技基础设施。2008年11月,该项目列入国家高技术产业发展项目计划,2010年12月动工建设。该项目总投资7亿元,项目总建筑面积3.3万平方米,由中科院上海生命科学研究院承担建设任务,并依托上海设施同步筹建国家蛋白质科学中心·上海。


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