美科學研究預測人體蛋白質結構和動力學
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利用高性能的計算機和先進的實驗室磁共振技術，佛羅里達州立大學的生物物理化學家開發(fā)了一系列新技術可幫助科學家研究和預測人體蛋白質的結構和動力學。這一創(chuàng)新將最終推動研究人員在更短的時間揭示人體健康條件下的生物醫(yī)學機制，開發(fā)出新的高效藥物。論文發(fā)表在德國的《應用化學》雜志上。
“這些新技術使我們能夠更準確地了解各個水平蛋白質的行為和功能，掌握酶的作用機理，從而開發(fā)出與特定蛋白質結合的藥物，”佛羅里達州立大學化學和生物化學系教授、國家高磁場實驗室生物物理學副主任Rafael Brüschweiler說道。
人體中有成千上萬種不同的蛋白質，對這些蛋白質進行分析是相當費時費力的工作?？茖W家一直盼望能開發(fā)出新的技術，簡化研究人員對這些蛋白質的分析和理解。
在過去的幾年里，Brüschweiler和他的同事們致力于將兩種有力的工具整合在一起，相互互補，用于提供蛋白質在原子水平上的結構及動力學信息。研究人員首先利用核磁共振技術(NMR)對特定的蛋白進行分析并獲得相關數(shù)據(jù)。接下來，Brüschweiler利用高性能的計算機驗證核磁共振數(shù)據(jù)，從而預測出蛋白質的結構、動力學及特征。
計算結果嚴格取決于蛋白質“能量圖譜”的形狀——即生理條件下蛋白質的空間構象。由于提高能量圖譜的特征是一個困難且費時的工作，因而對一個蛋白質進行計算機模擬通常要花費幾個月的時間?，F(xiàn)在利用佛羅里達州大學計算機中心的高性能計算機，Brüschweiler和他的科研小組僅用了少量的時間就完成了數(shù)據(jù)分析。
Brüschweiler和他的博士后李大偉(音譯，Da-Wei LI)將高性能計算機與磁共振數(shù)據(jù)相結合，采用這種方法不僅有效而且可直接對完整蛋白質進行分析。
“新方法顯著提高了我們的計算量，這對于我們對蛋白質功能進行預測是相當關鍵的，”Brüschweiler說： “隨著計算機功能日益強大，其必然將廣泛地運用到蛋白質分析中。同時我們還需要定量實驗數(shù)據(jù)對其進行校準，這就要求將計算機與磁共振技術結合起來。”
“這是我們從事多年研究所獲得的成果，我們對取得的進展感到非常興奮，”Brüschweiler說：“這是一項相當基礎的研究，可用于在分子水平上對生命進行了解。它為世界各地的科學家們獲得更多的研究進展提供了無限可能。”
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