近日，中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所楊俊課題組連續(xù)兩篇論文被《德國應(yīng)用化學(xué)》接收。該研究組應(yīng)用魔角旋轉(zhuǎn)固體NMR技術(shù)揭示了磷脂膜對膜蛋白的結(jié)構(gòu)以及淀粉樣蛋白聚集機(jī)制的影響。 

　　固體NMR是一種強(qiáng)有力的結(jié)構(gòu)分析手段，它能夠提供原子分辨的蛋白質(zhì)分子的三維結(jié)構(gòu)和分子間相互作用的位點(diǎn)，以及大時間尺度的動態(tài)過程等極為豐富的信息，在結(jié)構(gòu)生物學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。固體NMR不受樣品狀態(tài)和分子量上限的制約，是研究膜蛋白和淀粉樣蛋白質(zhì)纖維的重要工具。 

　　膜蛋白所處的磷脂膜/去垢劑環(huán)境對膜蛋白的結(jié)構(gòu)和功能有重要的影響。膜蛋白結(jié)構(gòu)測定手段如X-射線晶體學(xué)和液體NMR很難在磷脂雙分子膜的環(huán)境下研究膜蛋白的結(jié)構(gòu)，所以目前在PDB里的絕大部分膜蛋白結(jié)構(gòu)是在去垢劑的環(huán)境下測定的。但是在去垢劑的環(huán)境下的膜蛋白的結(jié)構(gòu)是不是在磷脂雙分子環(huán)境下的真實結(jié)構(gòu)是一個備受關(guān)注的問題。固體NMR因能夠在磷脂雙分子層的環(huán)境下解析膜蛋白的三維結(jié)構(gòu)而成為證實膜蛋白結(jié)構(gòu)真實性的重要工具。大腸桿菌甘油二脂激酶（DAGK）是一個重要的三跨膜蛋白，它的三維結(jié)構(gòu)已經(jīng)被液體核磁共振和X-射線晶體學(xué)的方法所解析。但是由于這兩種方法所用的去垢劑/磷脂膜不同，得到的結(jié)構(gòu)差別很大。這兩種方法都不是在DAGK的天然膜環(huán)境中進(jìn)行，因此在更接近DAGK的天然膜的環(huán)境下進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析有著更重要的意義。楊俊課題組利用高分辨的固體NMR多維譜得到了DAGK在接近天然膜環(huán)境的E.Coli膜上的二級結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過對比三種去垢劑/磷脂膜環(huán)境中DAGK的二級結(jié)構(gòu)，他們發(fā)現(xiàn)在膜蛋白的結(jié)構(gòu)分析中去垢劑的使用會造成膜蛋白結(jié)構(gòu)的失真。相關(guān)研究論文于2月26日被接收發(fā)表。（Angew Chem Int Ed， DOI: 10.1002/anie.201311203）  

　　磷脂膜還能影響淀粉樣蛋白的聚集機(jī)制。Aβ是一類具有39-42個氨基酸的多肽，它的各種聚集體包括寡聚體、原纖維和纖維與老年癡呆癥的病理密切相關(guān)，研究這些聚集體的三維結(jié)構(gòu)可以為揭示老年癡呆癥發(fā)生發(fā)展的機(jī)制提供分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。楊俊課題組首次解析得到了在磷脂雙層膜環(huán)境下的原子水平的Aβ纖維單體的三維結(jié)構(gòu)，揭示了磷脂膜環(huán)境特別是磷脂極性頭的電荷性質(zhì)對Aβ纖維結(jié)構(gòu)的影響，提供了Aβ聚集的分子機(jī)制。相關(guān)研究論文于3月20日被接收發(fā)表。（Angew Chem Int Ed， DOI: 10.1002/anie.201311106） 

　　楊俊博士于2010年6月受中科院“百人計劃”資助在武漢物數(shù)所組建膜蛋白固體NMR研究團(tuán)隊，主要從事生物固體NMR新技術(shù)和新方法及其應(yīng)用研究。他的課題組最近建立和發(fā)展了三種固體NMR新方法（JACS，2013；J Magn Reson 2012；2014），提高了蛋白質(zhì)固體NMR結(jié)構(gòu)解析的效率。相關(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金委面上項目以及科技部“973”計劃課題等資助。