新晶体学技术让你看到分子“摆动”

　　日前，来自英国利兹大学的研究人员研发的一种新晶体技术能帮助科学家观察到分子是如何工作的。

　　这一研究成果公布在10月5日《自然-方法》（Nature Methods）杂志上，介绍了这种时间分辨晶体学技术怎样帮助研究人员观察分子结构内部的变化。

　　虽然已经研发出了快速时间分辨晶体学技术（time-resolved crystallography），即Laue crystallography，但这种技术的问题在于，全球只有三处地方有这种先进设备，因此目前大多数蛋白分析还是处于传统分析阶段。

　　而这一最新技术则能帮助全球的科研人员开展动态晶体学研究，更深入了解分子是如何工作的，比如新型的智能材料或新的药物的工作原理。了解分子特殊状态下的结构和动力学原理与功能的相关性，将有助于避免不必要的副作用。

　　领导这一研究的Arwen Pearson教授表示，“时间分辨结构分析就像是为晶体学家准备的电影”。

　　传统的x射线晶体技术需要给结晶分子发射 x 射线，并创建可以让研究人员绘制分子结构的图像。这其中一个主要的限制因素就是如何在一个实验的时间里，绘制晶体中所有分子及其动作的平均图像。

　　20世纪40年代，诺贝尔化学奖得主，英国化学家George Porter 研发出了pump-probe技术，这对化学研究领域产生了重要的影响。但是要全面利用这种技术依然存在难题，目前只有在美国、法国和日本三处才有“加速器”。

　　而新方法则采用了clever maths（一种Hadamard转换），帮助科学家们利用强大的同步辐射光进行结晶或其它技术，从而完成时间分辨晶体学研究。

　　在这种方法中，研究人员利用新方法同步分子，并激活它们，然后通过一种光脉冲模式制作一系列移动结构的晶体“探针”，这些脉冲能建立单一的晶体学图像，就像是一张长时间曝光的照片。

　　之后研究人员重复使用不同模式的光脉冲实验，创建一个不同的“长时间曝光”的图像。直到完成公式所学的所有脉冲模式。

　　著名的时间分辨晶体学专家，巴斯大学的Paul Raithb教授（未参与该项研究）评点道，“这是非常令人兴奋的突破性成果，这种方法能令我们‘看到’化学进程和生物进程，实现以往不可能实现的研究，并开创出分子动力学研究的新局面。”