作者:Nathan Collins，SLAC国家加速器实验室
夹在MBP外壳(紫色)和脱铁蛋白内壳(蓝色)之间的KIX(红色)的冷冻电镜重建
夹层技术帮助研究人员获得了KIX最好的外观，这是一个治疗急性髓性白血病的潜在目标
信用:格雷格·斯图尔特/SLAC国家加速器实验室 美国癌症研究所估计，急性髓细胞白血病(AML)今年将影响超过2万名美国人，并导致超过1.1万人死亡
许多接受强化化疗或干细胞移植治疗的人除了长期并发症外，还会有副作用，包括感染、脱发和呕吐
为了改善这种情况，斯坦福大学医学院教授凯瑟琳·坂本一直致力于开发针对急性髓细胞白血病和其他血液疾病的疗法
但是，随着她的团队对如何治疗急性髓系白血病寻求新的想法，他们的研究受到了两种用于理解蛋白质结构和功能的技术之间微妙差距的阻碍——一方面是x光晶体学，另一方面是低温电子显微镜(cryo-EM)
现在，斯坦福大学医学和工程学院以及能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员已经找到了一种方法，通过使用一种分子笼来稳定某些中等大小的蛋白质，使它们能够首次用c-ryo EM成像，这可以揭示几乎原子级别的细节，从而弥合这一差距
第一作者张开明是斯坦福大学的博士后研究员，堀江直树是客座助理教授，当时他和他的同事在2月7日的《ACS中央科学》上发表了他们的研究成果
SLAC和斯坦福大学教授索奇·瓦卡苏基说，争论的焦点是KIX，它是CREB结合蛋白(CBP)的一部分，AML癌细胞用它来转录对生长和存活很重要的基因
如果研究人员更好地理解它的结构，他们可以设计出抑制KIX和阻止癌细胞复制的药物
但是用X射线结晶学研究蛋白质的努力并不成功:按照结晶学的标准，这种分子相对较大的尺寸使得它更难结晶，即使它已经结晶，这一过程的细节也使得更难分析药物设计者想要瞄准的KIX部分
与此同时，KIX本身有点太小，无法用低温电磁进行有效的研究
Wakatsuki解释说，为了用cryo-EM获得蛋白质的好图像，你必须能够在电子显微镜图像中找到蛋白质的许多拷贝，然后弄清楚它们是如何定向的——它们是这样弯曲还是那样弯曲，等等
只有通过寻找和排列蛋白质的许多图像，冷冻电磁方法才能产生高分辨率的结构
以低温电磁标准来看，KIX相对较小的尺寸使得这成为一个挑战
另一种选择，核磁共振，已经被用来确定KIX与其他天然分子结合时的结构，但这种方法需要大量的准备和分析——这使得它在快速确定分子结构方面不太理想，因此在研究潜在KIX抑制药物的效果方面也不太理想
在工作的Wakatsuki和张以及斯坦福大学教授Wah Chiu的实验室里，他们在东京吃午饭时找到了解决方案，他们在那里从事一个独立的项目:他们将成批的蛋白质夹在一个中心的球形分子和一个外部分子笼之间
因为这个“双壳”比单个KIX分子大得多，所以在低温电磁图像中更容易发现和定位，也更容易获得KIX分子本身的高分辨率图像
瓦卡苏基说，除了看到KIX的结构，他的实验室和邱的实验室还与坂本和斯坦福大学计算机科学教授罗恩·德罗合作，能够向混合物中添加其他分子，看看y是否可能结合并潜在地抑制KIX的功能
该团队报告称，他们已经能够将这种结合增强约200倍，这可能有助于科学家开发低剂量有效的药物
瓦卡祖基说:“这个游戏的名字是寻找在较低浓度下抑制KIX的化合物。”
“这仍然不够好，但我们已经取得了进展
" 研究小组的结果还表明，这种方法可能对其他难以用冷冻电镜或x光晶体学研究的介于两者之间的蛋白质有用——也许包括一些病毒蛋白质
Wakatsuki说:“我们正在努力扩大这种方法的适用性。”
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