Nature：无需结晶的X射线晶体分析

dejunchem

      X射线晶体分析曾帮助人们揭示了DNA双螺旋和其他无数分子的结构，而现在科学家们对这一技术进行了升级。本期Nature上发表的一项研究显示，利用微小的分子海绵，可以进行无需结晶的X射线晶体分析。这一方法省却了麻烦的结晶步骤，使X射线晶体分析更简便快捷，同时也提升了灵敏度。　　“你可以称之为，无需结晶的晶体分析，”未参与这项研究的，哈佛医学院生物化学家Jon  Clardy评论道。这一技术使用多孔支架，让目标分子在其中有序排列，然后再通过X射线解析其结构。
　　X射线晶体分析(X-ray  crystallography)是科学界最重要的技术之一，是少数能够直接确定分子形态的技术。X射线晶体分析需要获得可供衍射的单晶，但实际上许多分子很难结晶，就像你很难让一个好动的小狗坐定拍照一样。Clardy指出，这是X射线晶体分析中的最大瓶颈。
　　晶体海绵
　　东京大学的化学家Makoto Fujita与其同事Yasuhide  Inokuma领导了这项研究，他们采用了被称为金属一有机骨架的材料，这种材料具有大而规律的空腔，就像“晶体海绵”一样。研究人员将这种多孔复合物的小晶体浸入到目标分子的溶液中，复合物就像海绵那样吸收周围的小分子。在短时间的孵育之后，支架中目标分子实现了有序排列，可以用来进行X射线衍射，以揭示它们的结构。
　　通过这一技术，研究人员成功对一些已知结构的小分子进行了形态分析。此外，他们还通过该方法确定了miyakosyne A的结构，miyakosyne  A是一种来自海绵的罕见化合物，其分子特性使之很难结晶。不过，由于该技术使用的是小晶体支架，所以要求样品质量处于纳克-微克级别。
　　“这是一个非凡的成就，”Clardy说。他认为这一技术将帮助人们从一些特殊生物(海洋生物和土壤细菌等)中挖掘有价值的化合物，因为这些分子往往很难结晶。
　　目前，这项新技术还没有用于蛋白质结构分析，因为结晶海绵中的“口袋”还不够大。不过Fujita的研究团队正在向这一方面努力，“将这一方法应用到蛋白结晶分析中，是我们面临的下一个挑战，”他说。

dejunchem

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Nature 495 (7442)

发表日期：2013年3月28日



X-射线衍射是一种强大的分析方法，但它也有一个限制其应用的缺点：分析的目标需要是晶体。这篇论文介绍了一个新的X-射线分析方法，它不需要样品本身的晶体化，而是用被称为“金属有机网络”的晶体“海绵”来吸收含有目标分子的一滴液态客体。这种“海绵”含有微孔，能识别目标分子，并以一个有序阵列的形式结合它们，从而使得能够对所吸收的客体连同主体框架一起进行晶体学结构分析。这种方法通过对一种稀有天然产物的“绝对结构确定”(absolute structure determination)得到了演示。该天然产物即 “Miyakosyne A”，样品用量很少，只有5克。（Link to Article p. 461; News & Views p. 456）

xufund

如果能应用于蛋白质-配体复合物，对药物研究很有促进作用啊

dejunchem

xufund 发表于 2013-3-30 16:47

                               
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如果能应用于蛋白质-配体复合物，对药物研究很有促进作用啊

呵呵，技术有待进一步提升。
目前估计还只能做小分子化合物。
谢谢关注1

cpufy

好方法!

green9012

感觉如果能让蛋白质结晶的话 那真的不错哦

shuc.chen

关键是这种晶体海绵是怎样个“吸附原理”
不难想到这种晶体海绵本身是高度有序的结构，所以被吸附的小分子相当于“被迫”有序了
其实个人认为只要被测分子有序地在空间排列，X射线可以准确测量其结构
所以只要制造出有序的吸附蛋白的晶体海绵，就同样可以测得靶蛋白的结构，这种吸附所依据的原理可以是那些熟悉的非键相互作用，要满足特异性，抗体是一个选择，这个晶体海绵、二抗很快都可以商业化了
到时候可能有些像western blot了
“被迫有序”才是目的