蛋白質(zhì)與人類健康

1、蛋白質(zhì)與人類健康蛋白質(zhì)與人類健康曹春陽曹春陽中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所生命有機(jī)化學(xué)應(yīng)用生命有機(jī)化學(xué)應(yīng)用報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)容蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)樣品制備蛋白質(zhì)樣品制備蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)(protein)是由許多氨基是由許多氨基酸酸(amino acids)(amino acids)通過肽鍵通過肽鍵(peptide (peptide bond)bond)相連形成的高分子含氮化合物。相連形成的高分子含氮化合物。蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；所有器官、組織都

2、含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的子，占人體干重的45，某些組織含量更高，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)主要載體和功能執(zhí)行者蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)主要載體和功能執(zhí)行者免疫防衛(wèi)免疫防衛(wèi)病毒感染病毒感染細(xì)胞生長(zhǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)藥理過程與藥物設(shè)計(jì)藥理過程與藥物設(shè)計(jì)酶催化機(jī)制酶催化機(jī)制蛋白質(zhì)的功能與其三維結(jié)構(gòu)密切相關(guān)組成蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素 主要有主要有C C、H H、O O、N N和和S S。 有些蛋白質(zhì)含有少量

3、磷或金屬元素有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有有碘碘 。氨基酸是蛋白質(zhì)組成基本單位氨基酸是蛋白質(zhì)組成基本單位存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300300余種，余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有2020種，種，且均屬且均屬 L-L-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H依據(jù)側(cè)鏈性質(zhì)氨基酸分四類依據(jù)側(cè)鏈性質(zhì)氨基酸分四類非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸酸性

4、氨基酸堿性氨基酸堿性氨基酸甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00纈氨酸纈氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 異亮氨酸異亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.30非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89絲氨酸絲氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半

5、胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 蘇氨酸蘇氨酸 threonine Thr T 5.602. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22賴氨酸賴氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7

6、.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸半胱氨酸是蛋白質(zhì)發(fā)生多聚原因之一半胱氨酸是蛋白質(zhì)發(fā)生多聚原因之一-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3+二硫鍵二硫鍵-HHHS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3半胱氨酸半胱氨酸分子間發(fā)生該反應(yīng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集；分子間發(fā)生該反應(yīng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集；分子內(nèi)發(fā)生該反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化；分子內(nèi)發(fā)生該反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化；紫外吸收用于測(cè)

7、定蛋白質(zhì)濃度紫外吸收用于測(cè)定蛋白質(zhì)濃度大多數(shù)蛋白質(zhì)含有大多數(shù)蛋白質(zhì)含有色氨酸、酪氨酸，色氨酸、酪氨酸，它們最大吸收峰在它們最大吸收峰在A=280nm 附近。附近。所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液液280nm的光吸的光吸收值是分析溶液中收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速蛋白質(zhì)含量的快速簡(jiǎn)便的方法。簡(jiǎn)便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收A280=*c*L一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu) (primary structure)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu) (secondary structure)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) (tertiary structure)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu) (quaternary structu

8、re)高級(jí)結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)(蛋白質(zhì)構(gòu)象蛋白質(zhì)構(gòu)象)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多肽鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)多肽鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)* * 肽鍵肽鍵( (peptide bond) )是由一個(gè)氨基酸的是由一個(gè)氨基酸的 - -羧基與另一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的 - -氨基脫水縮合氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。而形成的化學(xué)鍵。氨基酸通過氨基酸通過肽鍵肽鍵相互連接構(gòu)成多肽鏈相互連接構(gòu)成多肽鏈NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽鍵肽鍵NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH

9、-C-N-CH-COOHHHHO多肽鏈有兩端多肽鏈有兩端: : N末端與末端與C末端末端N N末端末端C C末端末端二二硫硫鍵鍵牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)定義：定義：蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸排列順序。氨基酸排列順序。主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異性生物學(xué)功能的基礎(chǔ)性生物學(xué)功能的基礎(chǔ)一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變異會(huì)導(dǎo)致一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變異會(huì)導(dǎo)致“分子病分子病”N-val his leu thr pro glu glu C(146) HbS

10、 肽鏈肽鏈HbA 肽肽 鏈鏈N-val his leu thr pro val glu C(146) 血紅蛋白血紅蛋白HbA序列變化導(dǎo)致序列變化導(dǎo)致鐮刀形紅細(xì)胞貧血鐮刀形紅細(xì)胞貧血蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)定義定義: :蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間規(guī)律性排列，即該段肽鏈主鏈骨架原子的規(guī)律性排列，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象的構(gòu)象 。主要的化學(xué)鍵：主要的化學(xué)鍵： 氫鍵氫鍵蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)形式蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)形式 -螺旋螺旋 ( -helix ) -折疊折疊 ( - sh

11、eet ) -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( -turn ) 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲 ( random coil ) -螺旋螺旋 ( -helix ) - -折疊（折疊（ -sheet)-sheet) - -轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角( -turn)無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲(random coil)是用來闡述沒有是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。肽鏈結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 定義定義: : 整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置?？臻g的排布位置。 主要的化學(xué)鍵主要的化

12、學(xué)鍵 疏水鍵、離子鍵、氫鍵和疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 Van der Van der WaalsWaals力等。力等。 模體與結(jié)構(gòu)域模體與結(jié)構(gòu)域它們介于二、三級(jí)結(jié)構(gòu)之間，是蛋白質(zhì)發(fā)揮它們介于二、三級(jí)結(jié)構(gòu)之間，是蛋白質(zhì)發(fā)揮生物活性的必需基本結(jié)構(gòu)。生物活性的必需基本結(jié)構(gòu)。模體模體(motif)(motif)在許多蛋白質(zhì)分子中，可在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象。間上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體合鈣離子的模體 鋅指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)域：結(jié)構(gòu)域：蛋白質(zhì)三級(jí)

13、結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€(gè)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€(gè)或數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊或數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域密，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain) (domain) 。纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 有些蛋白質(zhì)分子含有有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基亞基 (subunit)(subunit)。 蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作

14、用，稱為的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。 亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。和離子鍵。血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)亞基蛋白質(zhì)亞基組裝方式豐組裝方式豐富多樣富多樣蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病產(chǎn)生蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病產(chǎn)生 蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)的折疊發(fā)生：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)構(gòu)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生?？蓪?dǎo)致疾病發(fā)生。 這類疾病包括這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、

15、：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致瘋牛病蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致瘋牛病 瘋牛病是由瘋牛病是由朊病毒蛋白朊病毒蛋白(prion protein, PrP)(prion protein, PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。 正常的正常的PrPPrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPPrPc c。 PrPPrPc c在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為為-折疊的折疊的PrPPrPscsc，從而致病。，從而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折疊折疊正常

16、正常瘋牛病瘋牛病正常正常瘋牛病瘋牛病瘋牛病藥物設(shè)計(jì)主要瘋牛病藥物設(shè)計(jì)主要是阻斷是阻斷PrPsc的產(chǎn)生的產(chǎn)生 有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常形形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。淀的病理改變。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(denaturation)定義：定義：在物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)空間構(gòu)在物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)空間構(gòu)象被破壞，即象被破壞，即有序的空間結(jié)構(gòu)有序的空間結(jié)構(gòu)變成變成

17、無序的空間結(jié)無序的空間結(jié)構(gòu)構(gòu)，導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性喪失。，導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性喪失。 本質(zhì)：本質(zhì)：破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。一級(jí)結(jié)構(gòu)。 造成變性的因素：造成變性的因素：如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等 。 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。毒及滅菌。此外此外, , 防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件

18、。 若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變?nèi)舻鞍踪|(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)復(fù)性性(renaturation) (renaturation) 。蛋白質(zhì)的復(fù)性蛋白質(zhì)的復(fù)性(renaturation)蛋白質(zhì)樣品大量制備蛋白質(zhì)樣品大量制備蛋白質(zhì)樣蛋白質(zhì)樣品制備品制備體外：無細(xì)胞表達(dá)體系，用于對(duì)細(xì)胞體外：無細(xì)胞表達(dá)體系，用于對(duì)細(xì)胞 有毒性蛋白的表達(dá)有毒性蛋白的表達(dá)體內(nèi)：體內(nèi)：( (E. Coli) )可溶性表達(dá)：可溶性表達(dá)：3030 (根據(jù)根據(jù)CESG組織對(duì)組織對(duì)80388038個(gè)蛋白表達(dá)統(tǒng)計(jì)個(gè)蛋白表

19、達(dá)統(tǒng)計(jì)) )不可溶表達(dá)：不可溶表達(dá)：70%70%蛋白以沉淀形蛋白以沉淀形式表達(dá)；式表達(dá)；需進(jìn)行蛋白質(zhì)變性與需進(jìn)行蛋白質(zhì)變性與復(fù)性操作。復(fù)性操作。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定結(jié)構(gòu)測(cè)定一般一般方法方法X X- -射線晶體學(xué)射線晶體學(xué) (X-Ray)(X-Ray)核磁共振核磁共振 (NMR)(NMR) 最終結(jié)構(gòu)X-X-射線晶體學(xué)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析流射線晶體學(xué)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析流程程晶體生長(zhǎng)晶體衍射母晶晶體重金屬衍生物晶胞參數(shù)衍射強(qiáng)度和相位兩套以上不同的衍射數(shù)據(jù)傅里葉合成電子密度圖根據(jù)結(jié)構(gòu)模型修正相位碳骨架走向氨基酸殘基指認(rèn)結(jié)構(gòu)模型衍射強(qiáng)度修正后的相位44如何制備蛋白質(zhì)晶體？如何制備蛋白質(zhì)晶體？利用蛋白質(zhì)工程制備純的

20、蛋白質(zhì)樣品制備飽和的蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)晶條件優(yōu)化X X射線晶體學(xué)結(jié)構(gòu)原理射線晶體學(xué)結(jié)構(gòu)原理This X-ray diffraction pattern of a DNA-cleaving enzyme was imaged at the facility by the Barry Stoddard group from the Fred Hutchinson Cancer Research Center 晶體質(zhì)量與衍射儀決定數(shù)據(jù)分辨率晶體質(zhì)量與衍射儀決定數(shù)據(jù)分辨率1.0 ：可分辯單個(gè)原子（N比C大）2.5 ：可分辨環(huán)狀狀結(jié)構(gòu)3.0 ：不易可分辨環(huán)狀狀結(jié)構(gòu)4.0 ：很難確定是否環(huán)狀結(jié)構(gòu). 1

21、 resolution 6 resolution 6.0 ：可分辨 a -helix，不能分辨b sheet 8 ：只能分辨分子 1.0 2.5 3.0 4.0 優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)X X射線晶體是目前最主要的研究生物大分子結(jié)射線晶體是目前最主要的研究生物大分子結(jié)構(gòu)的手段構(gòu)的手段, ,分辨率可以達(dá)到原子水平分辨率可以達(dá)到原子水平. .但它只能但它只能給出研究對(duì)象的一個(gè)靜態(tài)結(jié)構(gòu)給出研究對(duì)象的一個(gè)靜態(tài)結(jié)構(gòu). . 它沒有分子量大小的限制，但太大的分子復(fù)合它沒有分子量大小的限制，但太大的分子復(fù)合體不易得到結(jié)晶體不易得到結(jié)晶. . 樣品的結(jié)晶是一個(gè)瓶頸樣品的結(jié)晶是一個(gè)瓶頸, , 尤其是膜蛋白的結(jié)晶尤其是

22、膜蛋白的結(jié)晶很難得到。很難得到。同步輻射光源應(yīng)用提高了同步輻射光源應(yīng)用提高了X-rayX-ray的衍射質(zhì)量的衍射質(zhì)量. .我國(guó)蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)況我國(guó)蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)況1974：首次獲得高分辨豬胰島素的三維結(jié)構(gòu)首次獲得高分辨豬胰島素的三維結(jié)構(gòu)2003：SARS相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究2004：菠菜主要捕光復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)菠菜主要捕光復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)2005：線粒體呼吸鏈膜蛋白復(fù)合物線粒體呼吸鏈膜蛋白復(fù)合物II的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)2003：北京高能所建成第一個(gè)蛋白質(zhì)晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)站北京高能所建成第一個(gè)蛋白質(zhì)晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)站2009：上海同步輻射光源開始建設(shè)上海同步輻射光源開始建設(shè)2

23、010-現(xiàn)在：現(xiàn)在： 清華大學(xué)清華大學(xué)施一公施一公教授研究團(tuán)隊(duì)等工作教授研究團(tuán)隊(duì)等工作但在規(guī)模和投入上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距但在規(guī)模和投入上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距SARS病毒蛋白酶三維結(jié)構(gòu)病毒蛋白酶三維結(jié)構(gòu)2002年冬到年冬到2003年春年春肆虐全球的嚴(yán)重急性呼肆虐全球的嚴(yán)重急性呼吸綜合征吸綜合征(SARS)爆發(fā)。爆發(fā)。中國(guó)科學(xué)院院士、前南中國(guó)科學(xué)院院士、前南開大學(xué)校長(zhǎng)開大學(xué)校長(zhǎng)饒子和饒子和先生先生解析了解析了SARS病毒發(fā)揮病毒發(fā)揮功能的主要蛋白酶結(jié)構(gòu)。功能的主要蛋白酶結(jié)構(gòu)。針對(duì)針對(duì)SARSSARS病毒的藥物設(shè)計(jì)主要以此為靶標(biāo)進(jìn)行病毒的藥物設(shè)計(jì)主要以此為靶標(biāo)進(jìn)行上海同步輻射光源上海同

24、步輻射光源中國(guó)最大的大科學(xué)裝置，在浦東張江高科技園區(qū)建中國(guó)最大的大科學(xué)裝置，在浦東張江高科技園區(qū)建成并投入使用，總投資約成并投入使用，總投資約12億億元。元。核磁共振核磁共振(NMR)(NMR)技術(shù)用于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)用于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定1.1.基因克隆基因克隆2.2.表達(dá)與純化表達(dá)與純化3.3.1313C C、1515N N和和/ /或或2 2H H同位素標(biāo)記同位素標(biāo)記4.4.三維及四維三維及四維NMRNMR圖圖譜采集與信號(hào)歸屬譜采集與信號(hào)歸屬5.5.溶液三維結(jié)構(gòu)確定溶液三維結(jié)構(gòu)確定for their development of soft desorption ionisation met

25、hods for mass spectrometric analyses of biological macromoleculesThe Nobel Prize in Chemistry 2002“for the development of methods for identification and structure analyses of biological macromolecules ” J.B.Fenn K. Tanaka USA JapanKurt WthrichETH, Switzerlandfor his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution抗抗HIV-1病毒感染的病毒感染的A3G蛋白結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)X-rayNMR優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)NMRNMR是目前僅次于是目前僅次于X X射線晶體學(xué)的研究生物大射線晶體學(xué)的研究生物大分子結(jié)構(gòu)的手段分子