“這是《自然》雜志首次發(fā)表系統(tǒng)性、優(yōu)于3.6埃分辨率水平實(shí)驗(yàn)研究超大復(fù)合蛋白質(zhì)機(jī)器的動(dòng)力學(xué)過(guò)程和原理的論文，標(biāo)志冷凍電鏡的發(fā)展開始進(jìn)入全原子動(dòng)力學(xué)分析的新階段。”1月20日，北京大學(xué)教授毛有東告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

本月，北京大學(xué)物理學(xué)院人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、前沿交叉學(xué)科研究院定量生物學(xué)中心毛有東課題組在《自然》雜志上發(fā)表的論文表明，他們通過(guò)冷凍電子顯微鏡和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的結(jié)合，解析了人源蛋白酶體26S在降解底物過(guò)程中的七種中間態(tài)構(gòu)象的高分辨(2.8埃—3.6埃)精細(xì)原子結(jié)構(gòu)，局部分辨率最高達(dá)到2.5埃。

毛有東介紹，這些三維結(jié)構(gòu)展現(xiàn)了驚人的時(shí)空連續(xù)性，生動(dòng)呈現(xiàn)了原子水平的蛋白酶體和底物相互作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)三磷酸腺苷酶六聚馬達(dá)分子內(nèi)三磷酸腺苷水解全周步進(jìn)循環(huán)完整過(guò)程的原子水平觀測(cè)和三維建模，發(fā)現(xiàn)三種不同的三磷酸腺苷水解協(xié)同反應(yīng)模式，及其如何調(diào)控蛋白酶體復(fù)雜多樣的功能。

“論文解決了一系列長(zhǎng)期懸而未決的重要科學(xué)問(wèn)題，如三磷酸腺苷酶馬達(dá)如何將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了底物解折疊的協(xié)同動(dòng)力學(xué)機(jī)制。”該論文的共同第一作者、原課題組博士后、現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所研究員董原辰說(shuō)。

論文的共同第一作者、課題組博士生張書文說(shuō)，這些研究結(jié)果為幾十年來(lái)對(duì)蛋白酶體功能的研究提供了寶貴的第一手原子結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)信息，對(duì)于理解生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解過(guò)程和一系列負(fù)責(zé)物質(zhì)輸運(yùn)的三磷酸腺苷酶馬達(dá)分子的一般工作原理具有極為重要的科學(xué)意義。