研究人员发现了一种能够在极端情况下生存的蛋白质的首次高分辨率结构,例如辐射、极高的热量,甚至是太空的真空状态。
2019年在一次科学会议上的一次偶然相遇,导致了密歇根州立大学的研究人员的一项重要发现,揭示了帮助在严酷条件下生存的蛋白质的首次高分辨率结构,包括辐射、热量和太空的真空。
在2019年的一次讲座中,詹姆斯·K·比尔曼捐赠的助理教授分享了为这一协作发现奠定基础的研究,该研究经过多年发展。在场的还有李·克罗斯教授,他最近在密歇根州立大学结束了30多年的职业生涯。
克罗斯与斯巴达大学的同事们一直在工作,以捕捉一种名为SpoIVFB(“spo-four-eff-bee”)的蛋白质的复杂结构。SpoIVFB是一个独特酶类的组成部分,这些酶在管理生命所有形式的基本细胞过程方面发挥着重要作用。
这种蛋白质在孢子形成过程中至关重要,这一过程使细菌能够忍耐极端条件。
由于多年来在捕捉SpoIVFB结构方面的困难,克罗斯渴望与专门从事创新技术冷冻电子显微镜研究的奥兰多合作。
“冷冻电子显微镜让我们能够观察到其他成像方法无法实现的细节水平,”奥兰多解释说。
现在,奥兰多和克罗斯的研究团队在《自然通讯》上发表了一项研究,展示了SpoIVFB的首次高分辨率实验确定的结构。
研究人员特别发现SpoIVFB会附着在某些分子上,以助于生成重要的生化物质。
这项研究阐明了在从细菌到人类等各种生物中都可以找到的细胞调控机制,并对微生物学、结构生物学、酶学和人类疾病研究等领域具有重要意义。
这项突破凸显了密歇根州立大学高达1500万美元的先进冷冻电子显微镜设施的持续增强,使研究人员能够不断探索新的实验可能性。
奥兰多表示:“近年来,这项技术彻底改变了结构生物学,特别是在研究膜蛋白方面。”他是作为全球影响倡议的一部分被引入密歇根州立大学的——这是一项旨在解决能源、健康、教育和环境等重大挑战的全面努力。
这项研究所获得的洞见将极大地推动结构生物学的发展,并探讨与神经退行性疾病、各种癌症和代谢障碍的联系。
通过从不同角度捕捉成千上万或甚至百万张图像,研究人员可以对所研究的样本开发出极为详细的三维表示。
奥兰多表示:“这项技术帮助我们克服了主要障碍,随着技术的不断发展,我们将深入探索新的生物领域。”他对密歇根州立大学冷冻电子显微镜设施的增长对材料科学、微生物学和生物化学等多个领域的研究人员意味着什么感到兴奋。