研究人员设计出快速蛋白质分析技术

莫斯科物理与技术学院(MIPT)的研究人员利用从样本中散射的x射线的实验方法，设计出了一种检测蛋白质的方法，比传统方法快50倍。

“蛋白质结构和相互作用的多项式扩展”——“小角度x射线散射”(Pepsi-SAXS)是一种快速和精确测定小角度x射线散射剖面的多功能技术，这是用于识别蛋白质的独特特征，就像指纹用于识别个体一样。

蛋白质具有复杂的结构和非常小的尺寸，只有几纳米宽。为了更好地分析它们，科学家们不断提出创新的方法。一个主要的障碍是灵敏度，蛋白质标本很容易被破坏，它们的质量可能被测试所干扰。

对蛋白质散射的x射线的评估只是分析这些分子的方法之一。科学家们使用x射线而不是可见光，因为他们的工作非常微小，大约只有0.1纳米。样本越小，用来观测它的光波长就越短。由于x射线的波长比可见光短得多，它们可以用来分析微小的分子结构。

SAXS是一种从样本中收集散射x射线的新方法。在绘制散射x射线束强度与入射角的关系图后，可以将蛋白质样品与数据库中的样品进行比较并进行识别。与用于确定蛋白质结构的其他策略相比，SAXS要简单得多，成本也低得多。它需要很少的样品制备，并且样品是在溶液中，在它们的操作状态下研究的。因此，结果更加可靠，测试是非破坏性的。

尽管SAXS具有极高的研究潜力，但执行该技术所需的计算机处理能力一直阻碍着这项技术的发展，一项实验需要数小时才能完成。当这项技术刚被开发出来的时候，所需的计算量是指数级的，高于样品中原子的数量，样品通常包含1000多个原子。

多年来，研究SAXS数据产生了多种计算工具。根据一份报告他们评估了许多计算程序，并将它们与他们自己的新方法进行了对比。

该方法可以有效、准确地绘制散射曲线，并分析样品的三维结构。此外，百事- saxs还提高了建模效率和三维大分子结构预测的准确性。

Maria Garkavenko，研究作者

“百事saxs可以适应给定样本的大小和实验数据的分辨率，”合著者和博士生Andrei Kazennov补充说。

除了设计一种新的计算方法，研究小组还开发了一种有效的方法来模拟水合壳，水合壳是溶液中包含蛋白质的水分子覆盖层，并将其集成到他们的软件中，提高了技术的精度。

首席研究员谢尔盖·格鲁宁(Sergei Grudinin)表示，他的团队的方法是通过来自世界上两个最大的生物数据库的大量数据进行验证的。

我们已经证明百事saxs比以前使用的方法快5到50倍。与此同时，其准确性也与它们不相上下。

Sergei Grudinin，首席研究员

该研究小组表示，他们的工作可能会对生命的基本操作的研究，以及药物和医疗的创造，包括人造器官的创造产生重大影响。对蛋白质的了解可以使新的药物和治疗方法以更有针对性的方式被创造出来。

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SmirkDingo