2012年3月7日 星期三

2012-3-8:活跳跳的蛋白質(清華大學生物資訊與結構生物學研究所楊立威教授)

1934年英國科學家伯諾John Desmond Bernal, 1901 - 1971)和克勞福特Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin, 1910 - 1994)在科學期刊《自然》中,發表了一篇標題為「胃蛋白酶的X射線照片」的簡短論文。在這篇論文的最後一段,實際執筆的伯諾寫下了後來被某些人當成是克勞福特所說的名言

At this stage, such ideas are merely speculative, but now that a crystalline protein has been made to give X-ray photographs, it is clear that we have the means of checking them and, by examining the structure of all crystalline proteins, arriving at a far more detailed conclusion about protein structure than previous physical or chemical methods have been able to give.
顯然伯諾知道這篇論文記錄的不僅是第一張蛋白質晶體的X射線照片,也標誌了一個新時代的來臨,是蛋白質晶體學的出生證書。

然而,從誕生到開花結果還有一大段路要走。這篇論文發表之後不久,克勞福特開始研究胰島素的結構,到1969年才解出來,但一直到1988年才得到讓她滿意的結果。即使胰島素不是第一個結構被破解出來的蛋白質,後發先至的肌紅蛋白與血紅蛋白也沒好到哪裡去。肌紅蛋白讓肯德魯John Cowdery Kendrew, 1917 - 1997)從1947年忙到1960年才解出來,而血紅蛋白則讓佩魯茨Max Ferdinand Perutz, 1914 - 2002)從1937年一頭栽進去,到1960年才破解。也就是說,從1934年到1960年,整整花了26年,伯諾的夢想才得以實現。

佩魯茨在1960年之後依舊對血紅蛋白念茲在茲,不斷地研究分子結構與功能之間的關連。在伯諾原先的夢想中,蛋白質在X射線的照射下能顯現出美麗的繞射亮點,意味著蛋白質必然具有特定的結構,而非一坨原子亂七八糟地堆在一起。但佩魯茨越研究越覺得不對勁,蛋白質雖然有特定的結構,但絕對不是像塊鐵板般地沒有彈性,說不定有些會活動的部件,否則實在難以想像有些分子要如何和蛋白質結合起來。按照佩魯茨的說法,蛋白質裡頭有些部份 "might act as a gate which has to swing out to admit the ligand"。

佩魯茨的想法後來成了熱門的研究題材,許多科學家都努力地想要弄清楚到底蛋白質裡有哪些部份會動、怎麼動、如何影響蛋白質的功能。明天,三月八日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,清華大學生物資訊與結構生物學研究所的楊立威教授將要循序漸進地告訴我們,研究蛋白質動力學的科學家們如何研究活跳跳的蛋白質。

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