蛋白質拍照是這樣子？怎麼和課本里的有點不一樣呢！

09-29

課本上能看到很多描繪蛋白質空間結構的插圖，但這些插圖都是

示意圖

。那

蛋白質究竟長什麼樣呢？

平時我們看到的一般是類似這樣的蛋白質結構示意圖。圖片來源：Opabinia regalis/Wikipedia

在此之前，人們還沒有通過什麼方法

直接拍攝過單個蛋白質的結構

。不過現在，真正的蛋白質「單人照」已經問世了，它就是下面這個樣子：

糊是糊了點……圖片來自：Jean-Nicolas Longchamp of the University of Zurich, Switzerland

電子全息顯微鏡

這是蘇黎世大學一組研究者的最新成果，他們把蛋白質分子固定在一層石墨烯上，然後通過

電子全息顯微鏡

得到了這樣的圖像。

以往的顯微成像技術很難直接研究

單個蛋白質

，因為在成像過程中

蛋白質的結構會遭到破壞

。研究蛋白質等生物大分子的空間結構，一般要依靠

X射線衍射

。

由

羅莎琳·富蘭克林

所拍攝的

DNA

的

X射線

衍射圖片，是推導出DNA結構的關鍵證據

。圖片來源：Wikipedia

但這種技術也有一些缺點，例如它必須要先讓蛋白質形成結晶，而且也不能直觀地看到分子結構。

顯微鏡下觀察到的蛋白質晶體。用X射線研究的晶

體通常邊長

小於1毫米。圖片來源：

Lode~commonswiki/Wikipedia

石墨烯來幫忙

而這一次，研究者們選擇了

低能量的電子束

來給蛋白質「拍照」，這樣就

避免了蛋白質結構的破壞

。不過，電子的能量低了，也意味著它們的穿透力變弱，這時候，就需要選擇更薄、更容易透過電子的載體來

固定蛋白質

分子

了。

就像在光學顯微鏡下使用透明的玻璃片那樣，研究者們選擇了

對電子足夠「透明」

的

石墨烯

單層

來承載蛋白質分子。

石墨烯的理想晶體結構

圖片來源：AlexanderAlUS/Wikipedia

在特高真空的環境下，蛋白質分子被固定到非常潔凈的石墨烯表面進行拍攝，通過電子產生的干涉條紋，我們就得到了蛋白質結構的直觀圖像。

成像示意圖。圖片編譯自論文原文

成像準確，大有前途

研究者們對幾種不同的常見蛋白質進行了測試，結果發現，通過新技術得到的「蛋白質照片」和此前人們通過傳統方法確定的

蛋白質空間結構

表現一致，由此可見，這種成像技術的結果是準確的。

蛋白質的「單人照」和已知的空間結構一致。從左至右分別為：血紅蛋白、牛血清白蛋白、細胞色素C。圖片來自：Jean-Nicolas Longchamp of the University of Zurich, Switzerland

研究團隊計劃用這種新技術對以往難以確定結構的蛋白質進行研究。他們希望，這種新技術將可以

應用於醫療

，尤其是用在那些與

蛋白質空間結構出錯

有關的疾病上。

參考資料：

1. Jean-Nicolas Longchamp, Stephan Rauschenbach, Sabine Abb et al. How to image a single protein. arXiv:1512.08958 [physics.bio-ph]

2. First ever pictures of single proteins thanks to graphene sheet

知識點

高中生物必修 1

生命活動的主要承擔者——蛋白質

本

文轉載自果殼網，有刪改。

編輯：

窗敲雨、栗子先生

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