新晶體學技術讓你看到分子“擺動”

　　日前，來自英國利茲大學的研究人員研發的一種新晶體技術能幫助科學家觀察到分子是如何工作的。

　　這一研究成果公布在10月5日《自然-方法》（Nature Methods）雜志上，介紹了這種時間分辨晶體學技術怎樣幫助研究人員觀察分子結構內部的變化。

　　雖然已經研發出了快速時間分辨晶體學技術（time-resolved crystallography），即Laue crystallography，但這種技術的問題在于，全球只有三處地方有這種先進設備，因此目前大多數蛋白分析還是處于傳統分析階段。

　　而這一最新技術則能幫助全球的科研人員開展動態晶體學研究，更深入了解分子是如何工作的，比如新型的智能材料或新的藥物的工作原理。了解分子特殊狀態下的結構和動力學原理與功能的相關性，將有助于避免不必要的副作用。

　　領導這一研究的Arwen Pearson教授表示，“時間分辨結構分析就像是為晶體學家準備的電影”。

　　傳統的x射線晶體技術需要給結晶分子發射 x 射線，并創建可以讓研究人員繪制分子結構的圖像。這其中一個主要的限制因素就是如何在一個實驗的時間里，繪制晶體中所有分子及其動作的平均圖像。

　　20世紀40年代，諾貝爾化學獎得主，英國化學家George Porter 研發出了pump-probe技術，這對化學研究領域產生了重要的影響。但是要全面利用這種技術依然存在難題，目前只有在美國、法國和日本三處才有“加速器”。

　　而新方法則采用了clever maths（一種Hadamard轉換），幫助科學家們利用強大的同步輻射光進行結晶或其它技術，從而完成時間分辨晶體學研究。

　　在這種方法中，研究人員利用新方法同步分子，并激活它們，然后通過一種光脈沖模式制作一系列移動結構的晶體“探針”，這些脈沖能建立單一的晶體學圖像，就像是一張長時間曝光的照片。

　　之后研究人員重復使用不同模式的光脈沖實驗，創建一個不同的“長時間曝光”的圖像。直到完成公式所學的所有脈沖模式。

　　著名的時間分辨晶體學專家，巴斯大學的Paul Raithb教授（未參與該項研究）評點道，“這是非常令人興奮的突破性成果，這種方法能令我們‘看到’化學進程和生物進程，實現以往不可能實現的研究，并開創出分子動力學研究的新局面。”