冷冻电镜发展进入全原子动力学分析阶段

北京，1月20日，《科学技术日报》(记者马爱平)“这是《自然》杂志第一次发表了一篇系统的论文，以高于3.6埃的分辨率对超大型复杂蛋白质机器的动态过程和原理进行了实验研究，标志着全原子动态分析冷冻电子显微镜发展的一个新阶段的开始。”1月20日，北京大学的毛有东教授告诉《科技日报》记者。

本月，北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室毛有栋的研究小组和前沿交叉学科研究所定量生物学中心在《自然》杂志上发表的一篇论文显示，他们分析了底物降解过程中人蛋白酶体26S的七种中间构象的高分辨率(2.8A-3.6A)精细原子结构，通过结合冷冻电镜和机器学习技术，局部分辨率高达2.5A。

毛有栋介绍说，这些三维结构显示出惊人的时空连续性，生动地展示了蛋白酶体和底物在原子水平上相互作用的动态过程。首次实现了三磷酸腺苷六聚体分子中三磷酸腺苷水解全循环分步循环的原子级观察和三维建模，发现了三种不同的三磷酸腺苷水解协同反应模式以及如何调控蛋白酶体复杂多样的功能。

本论文解决了一系列长期悬而未决的重大科学问题，如三磷酸腺苷马达如何将化学能转化为机械能，从而实现底物展开的协同动力学机制该论文的合著者董是该研究小组的前博士后研究员，现为中国科学院化学研究所研究员。

该论文的合著者、该研究小组的博士生张书文表示，该研究成果为数十年来蛋白酶体功能的研究提供了宝贵的第一手原子结构和动力学信息，对于理解生物体内蛋白质的降解过程和一系列负责物质运输的三磷酸腺苷(ATP)马达分子的一般工作原理具有重要的科学意义。