人體內(nèi)充滿了稱為酶的蛋白質(zhì)，它們可幫助體內(nèi)幾乎所有的功能。數(shù)十年以來(lái)，為了了解酶如何發(fā)揮作用，以及如何為許多疾病研制更好的藥物和治療方法，科學(xué)家們一直都在研究酶。目前，密蘇里大學(xué)的研究人員完成了一種稱為脯氨酸利用蛋白A (PutA)的酶的3D結(jié)構(gòu)圖。PutA通過(guò)將氧添加到分子中，可促進(jìn)代謝。密蘇里大學(xué)生物化學(xué)系的John Tanner教授稱，這種酶的3D結(jié)構(gòu)圖將使研究人員更好地了解它的功能，從而有助于藥物制造商研制出更有效的藥物。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《PNAS》雜志。

    脯氨酸利用蛋白A（PutA）是雙功能的外膜黃素酶，可通過(guò)連續(xù)的脯氨酸脫氫酶活性和醛脫氫酶結(jié)構(gòu)域，催化L脯氨酸和L谷氨酸鹽的氧化。PutA位于革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜，通過(guò)把來(lái)自環(huán)境中的脯氨酸氧化與膜相關(guān)的醌類減少相結(jié)合，在能量代謝中發(fā)揮重要的作用。

    Tanner稱：“PutA實(shí)際上是兩種酶融合在一起，使它的加工處理更加有效?，F(xiàn)在，了解了PutA的構(gòu)造之后，我們就能正確地研究它是如何發(fā)揮作用的。一些危險(xiǎn)的細(xì)菌，如幽門螺桿菌（h. pylori，可感染胃組織）可利用PutA酶來(lái)生長(zhǎng)。發(fā)現(xiàn)這種酶的結(jié)構(gòu)，將為這種蛋白質(zhì)如何發(fā)揮作用，提供有價(jià)值的見(jiàn)解，也為設(shè)計(jì)抑制或增加某種蛋白質(zhì)功能的藥物提供了藍(lán)圖，這將使這些藥物更加的有效。”

    Tanner通過(guò)利用一個(gè)稱為蛋白質(zhì)晶體學(xué)（protein crystallography）的過(guò)程，完成了這項(xiàng)研究。這個(gè)過(guò)程涉及到，由PutA酶組成的生長(zhǎng)微觀晶體。然后，Tanner將蛋白質(zhì)晶體運(yùn)到加利福尼亞伯克利，在那里它們被暴露于一種稱為“beamline”的高能X射線中。Beamline裝置在世界上只有五臺(tái)，有足球場(chǎng)那么大。

    Beamline可捕捉X射線，使其聚焦在蛋白質(zhì)晶體上，并記錄晶體上反射或衍射出來(lái)的光束。Tanner解碼了蛋白質(zhì)晶體上發(fā)出的衍射圖，以了解蛋白質(zhì)中原子的精確排列，并繪制了PutA酶的3D結(jié)構(gòu)圖。

    Tanner稱：“沒(méi)有** beamline，這整個(gè)項(xiàng)目就不可能完成。我們校園唯一的X射線裝置的能力只是beamline的一小部分，沒(méi)有這樣一種高能X射線裝置，我們就不可能完成這項(xiàng)復(fù)雜的測(cè)繪項(xiàng)目。”

    Tanner稱，他們下一步的研究將探究PutA酶每一種晶體結(jié)構(gòu)的功能，以更好地了解這種酶如何發(fā)揮作用。