據(jù)物理學家組織網(wǎng)5月31日報道，美國SLAC國家加速器實驗室的國際科研團隊已證實，其下屬的強大X射線激光器能夠借助相干X射線衍射成像等技術(shù)，破譯生物分子的原子結(jié)構(gòu)，并開辟生物學領(lǐng)域關(guān)鍵的新型研究方式。相關(guān)報告發(fā)表在本周出版的《科學》雜志上。

      研究團隊使用了SLAC的直線加速器相干光源（LCLS）來獲得關(guān)于結(jié)晶的生物分子的超高分辨率視圖，其中包括在蛋清中發(fā)現(xiàn)的名為溶解酵素的小分子蛋白等。這是基于全新相干X射線成像（CXI）設(shè)備完成的首次實驗，除了分子攝像機，適配于CXI的新型像素陣列探測器（CSPAD）也是研究的關(guān)鍵。

      數(shù)十年來，科學家通過借助X射線照射結(jié)晶樣本，重建了生物分子和蛋白質(zhì)的形狀，以研究它們將如何散射照射的光線。而此次是首個借助超短、超亮X射線激光脈沖對微晶體進行的瞬間成像實驗，其分辨率更高，也允許科學家使用更小的晶體，并使他們能以前所未有的方式觀察分子動態(tài)。

      首先，科學家可通過進樣器將單個生物分子傳送至LCLS，并使LCLS脈沖抵達CXI所在地。隨后，在生物分子被激光束擊中損毀之前，令散射的X射線與探測器“會合”，使得完好的生物分子衍射圖樣能被記錄下來，存儲在計算機之中。由于每張圖樣都是隨機定向，科研人員之后可按分子的定向為其分類，聚合成完整的三維圖案。科研人員表示，他們能夠以極高的分辨率可視化生物分子結(jié)構(gòu)，而借助相位復原技術(shù)，可通過衍射強度推斷出分子的三維原子結(jié)構(gòu)，推測出單個原子的位置等。

      而研究團隊之所以選擇溶解酵素作為研究的首個樣本，是因為它很容易結(jié)晶，前人也對其進行了廣泛的研究。實驗結(jié)果顯示，觀測到的溶解酵素與已知的結(jié)構(gòu)一致，并未顯示出輻射損傷的明顯特征。雖然激光脈沖最終完全破壞了樣本，但卻可在其被毀壞前觀察衍射圖樣的細節(jié)，并對生物樣本進行測量。

      研究團隊稱，利用LCLS最終可實現(xiàn)對于復雜生物系統(tǒng)的原子或分子級別的解析，例如對驅(qū)動光合作用的膜蛋白的細胞功能及機制的剖析等。這將掀起多個科學領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)大潮，如在制藥學領(lǐng)域獲得突破或找到新型的可替代能源等。