网易科技讯 要想了解某种蛋白质的功能，通常都要求获知它们的三维结构。但是辨认某种蛋白质的三维结构是一项费时费力的工作，通常要求先让蛋白质结晶，然后用X射线轰击它们。 而且，科学家们还未能让成千上万种蛋白质都实现结晶化，因此那些蛋白质的结构仍不为人所知。
利用解析的方法可能是个更好的选择，生物学工作者们可以利用这种方法直接认识到蛋白质的结构。因此IBM公司圣约瑟市阿尔曼登研究中心的纳米级研究经理丹鲁加尔以及他的同僚们利用核磁共振成像技术开发出了一种新的成像技术，利用这种技术可以让科学家们看到蛋白质的立体三维结构，就象利用核磁共振成像扫描来显示人体的三维快照一样。 传统的核磁共振成像技术可以精确到3微米。在4月22日发表的一篇关于自然纳米技术的论文中，IBM公司的研究人员们展示了一个90纳米级分辨率的个体蛋白质分子图片，那个蛋白质分子的大小在3纳米到10纳米之间。 鲁加尔说：“我们第一次将核磁共振成像技术应用到了纳米级研究中。”
研究人员们希望可以将核磁共振成像技术的分辨率提高到1纳米左右，这样就可以分辩出蛋白质中的单个原子了。这样科学家们就可以重组蛋白质的结构。 鲁加尔说：“我们希望有朝一日可以用核磁共振成像技术拍出分子中的每一个原子的三维立体图像。”
由于核自旋的存在，某些原子如氢或者氟的原子核就象微小的磁体一样，正是如此才开发出了核磁共振技术。在传统的核磁共振技术中，氢原子的原子核在强磁场力的作用下是按照磁场的方向排列的。 然而通过缠绕在周围的线圈中流通的带有一定频率的脉冲让部分原子核出现摇摆，从而在线圈两端出现电压，最后通过计算机对那个电压进行分析而得出一个图像。鲁加尔说：“核磁共振成像技术的难点在于原子核的磁场非常弱。 由于信号太弱，因此材料数量较少时就很难检测出来，这样核磁共振成像的分辨率就比较有限了。”
另一方面，由于IBM公司研发出来的技术中检测的不是电压而是磁力，因此可以通过它检测到较小的物件。IBM公司研究中心的研究员约翰马曼说，这项技术可以非常敏感地检测到磁核之间极小的吸引力和排斥力。
鲁加尔说，这项技术还可以应用于带有磁核的其他微粒的分子结构研究中。为了获得蛋白质分子结构的三维立体图像，研究人员们必须精确检测出蛋白质中所有单个原子的为止。 也就是说，研究人们们必须检测出磁场或者自旋或者单个原子核的位置，分辨率在0.1纳米左右。俄亥俄州大学从事磁共振技术研究的物理学家克里斯海梅尔说，这是一个难题。 但是IBM公司已经在这方面取得突破性进展。
新论文得出的结论是积极的，因为它们证明了成像技术是有效的，而且IBM公司关于提高成像分辨率的构想也是可以实现的。海梅尔说：“IBM成功检测到单个核自旋的实现，想想都让人感觉惊奇，几年之前人们还无法做到这一点，但是现在那个目标似乎快实现了。 这篇论文具有里程碑式的重大意义。”（三张）
本文来源：网易科技报道
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