杨冬

    蛋白质结构与药物的研发密切相关，在谈蛋白质结构之前，让我们先聊聊药物。常言道，一把钥匙开一把锁，对于人体来说，药物相当于一把“钥匙”，它必须要找到人体内与之对应的那把“锁”才能发挥作用。人体内的“锁”往往是一些生物大分子(如蛋白质、DNA或者RNA)，被称为药物的靶点。

    研发新型药物的工作有点儿类似配钥匙，如果我们能知道靶点的精确结构，就相当于知道了“锁”的结构，对于新药研发会有很大帮助。那么，药物研发专家如何确定蛋白质(或者其他生物大分子)的结构呢？如何预测蛋白质结构

    蛋白质是由氨基酸组成的生物大分子。在生物体内，有20种不同的氨基酸(如丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸)。我们可以把氨基酸想象成一块块五颜六色的乐高积木，比如，丙氨酸是红色的，丝氨酸是绿色的，酪氨酸是蓝色的，这种“乐高积木”首尾相连就形成了一条彩色的长链。我们可以将这条长链看作蛋白质的“一级结构”。不过，蛋白质并不是停留在这种长链的状态下。这条长链还会反复扭曲，最后形成一个复杂的三维结构，这个过程被称为蛋白质折叠。如果再形象化一点儿，也可以把蛋白折叠想象为将一根毛线扭成一个毛线团。

    研究表明，每一个特定的蛋白质都包含特定的氨基酸序列，用乐高积木类比，就相当于颜色各异的乐高积木根据一定顺序连接在一起，从而形成不同的长链。每一个特定的蛋白质还有其固有的三维结构，蛋白质的三维结构是由它的氨基酸序列决定的。因此，从理论上看，如果知道一个蛋白质的氨基酸序列，就有可能通过计算机结构预测软件推算出它的三维结构。

    不过，根据氨基酸序列预测蛋白质结构并非易事。长期以来，人们更常用的方法是使用实验手段测定蛋白质结构，常用的方法包括X射线晶体衍射、核磁共振(NMR)和冷冻电镜 ......