不过,这还不是实验中最复杂的环节。
与糖水冷却直接形成砂糖不同,蛋白液要生长出蛋白质晶体,需要两千多条特定的条件。包括溶液中包含的各类电解质、盐类,以及溶液的酸碱度、温度等等。而对于研究人员,这些条件都需要一个一个地去尝试。“我们根据别人已有成果中列举的条件,在此基础上增加其他东西进去。”余聪说,“这种方法就像"扫描"一样,什么条件都不能落下。”
前前后后,余聪做的实验超过一万次。这工作比她之前预想的要困难得多。初来时的豪情壮志没有了,她甚至一度觉得,研究成果似乎“遥不可及”。
不过,也就是在这样一点一点的“排查”中,实验竟然开始渐入佳境。慢慢地,在一些条件下,蛋白溶液中开始析出一些微小的晶体。不过,这些晶体实在太小了,还没有办法分析结构。余聪赶忙对这些条件进行优化,很快,新的蛋白溶液中长出的蛋白晶体,长度超过了0.1毫米。
虽然这样的大小,比起“砂糖粒”还算是“迷你型”,但用作研究已经足够了。欣喜万分的余聪知道,接下来的任务,就是要深入“砂糖”内部,去看看它的结构了。
透视“砂糖”内部
在实验最艰难的时候,每天夜里两三点,从实验室独自走在回家的路上,满心沮丧的余聪都会给自己的男朋友打电话。这位同样是生物专业的博士研究生,除了给她一些专业的建议,也半开玩笑地劝慰余聪:“做不好我们就结婚吧。”
2006年春天,余聪利用复活节的假期回到内地,和男友魏志毅领了结婚证。
接下来的一段时间,两人的生活并没有太多变化。魏志毅远赴美国工作,余聪继续在实验室里培养“小砂糖”。直到实验取得重大进展,生成了足够大小的蛋白晶体,需要用X光进行分析的时候,张明杰想到了主要研究这一领域的魏志毅。
很快,这位实验室的“家属”就被拉入了伙,第一批蛋白晶体也被送到了X光设施下。
这种对蛋白质晶体进行的X光分析与我们日常照的身体透视并没有太大相同,相反,倒是更加类似于中学课本上的“棱镜”实验。通过让X光照过蛋白晶体,并对其所形成的衍射点进行分析,实验室的研究人员对产生的数据进行了计算,很快就判定,这种由背负着蛋白质的“肌动蛋白6”所形成的晶体,内部包含二聚结构。
而对于“空仓”状态的“肌动蛋白6”,研究人员并没有对它的蛋白液进行结晶,而是直接通过另一位博士生冯巍所擅长的核磁共振分析了它的结构,并且判定,其中并不包含二聚结构。
这与张明杰之前的判断完全吻合:在背负蛋白质的帮助下,“肌动蛋白6”生成了两条“腿”,以完成自身的运输功能。
实验室的同学们开心极了。“普通人看到这种结构没什么想法,但我们知道它的意义,它解决了很重要的问题。”余聪说。在接下来的周末,整个实验室的成员们与张明杰一起,去广东南沙“大吃大玩了一次”。
2008年11月,实验室最终完成了“肌动蛋白6”二聚体的结构解析,他们用一个月的时间把数据整合起来,并写成了论文。在2009年2月,将论文投给了《细胞》杂志。事实上,论文发表后,很多实验室也已经开始以此为依据,展开进一步研究了。
关于这项研究的意义,余聪说,这是一个很基础的研究,它“描述了肌动蛋白一种新的运输模式,也更新了科学界一些最基本的理念”。
更重要的是,它还为一些疾病的治疗提供了很大的可能性。针对“肌动蛋白6”出现功能障碍引发的细胞突变,研究人员猜测,可能是由于它无法与需要运输的蛋白质结合,或者结合后无法生成两条“腿”而造成的。这就为细胞突变引发的疾病,包括先天性耳聋、眼盲和部分癌症的治疗找到了一条新的方向。
而最近的好消息是,对于耳聋症状的研究,实验室已经取得了很大进展。“问题搞清楚了,耳聋的人便有机会完全恢复听力!”张明杰表示。
他期待着,这一粒粒又小又不起眼儿的“砂糖”,会带给人类更好的消息。
(实习编辑:李晓飞)
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