近日，中國科學院武漢物理與數學研究所生物大分子動態學研究組在蛋白質動態學研究的新技術新方法發展方面取得了新進展，相關研究成果發表在《德國應用化學》上面。

“生命在于運動”是法國著名思想家伏爾泰提出的運動哲學格言。蛋白質作為生命組成的基本單元，其本身也是處于不斷運動的動態過程中。作為生命活動的執行者，蛋白質只有通過運動才能執行特定的生物學功能，因此對蛋白質結構的動態變化的了解是洞悉其功能的關鍵。然而受到研究手段的制約，蛋白質動態學的研究遠遠落后于其結構研究。

溶液核磁共振能夠在接近生理環境的溶液狀態下對蛋白質進行解析，是研究蛋白質動態結構的理想方法。其中具有代表性的順磁弛豫增強方法(Paramagnetic Relaxation Enhancement，以下簡稱PRE)不僅檢測范圍廣，還能在微秒-毫秒的時間尺度上準確捕獲蛋白質的動態結構，尤其是出現概率低的瞬態結構。傳統的PRE方法在研究過程中，需要對蛋白質進行定點突變來引入順磁探針，這種做法可能會破壞蛋白質本身的結構特性，額外引入的順磁探針本身的運動也會影響到結果的準確性。

生物大分子動態學研究團隊的此項研究發展了免標記的順磁核磁技術，即不需要連接順磁探針，將自主開發的順磁探針直接加入到蛋白質溶液樣品中來進行檢測。在核磁共振實驗的基礎上，聯合全原子分子動力學模擬采樣和蒙特卡洛模擬退火的結構挑選方法來獲得具體的結構信息。該方法在不同大小、不同運動特性的蛋白質體系上進行了應用，準確地捕獲了這些蛋白質在溶液當中的動態系綜結構。該方法的建立和發展為蛋白質動態學的研究提供了一種全新的準確便捷的研究手段。

該文的第一作者是武漢物數所副研究員龔洲。這項工作得到了科技部、國家自然科學基金委以及美國霍華德休斯醫學研究所(HHMI)基金的支持。