X射線晶體定向衍射歷史介紹

X射線晶體衍射是(shi)人(ren)們了解(jie)原子世(shi)界的利器，這一技術為人(ren)們解(jie)析(xi)了大量的重要生物學結構。今年是(shi)這一技術的百年誕辰(chen)，本(ben)期Nature雜志以特(te)刊形式，介紹了X射線晶體衍射的過去、現在和將(jiang)來。

1914年，德國科學(xue)家Max von Laue因為(wei)發現(xian)(xian)晶(jing)體(ti)中的(de)X射線衍(yan)射現(xian)(xian)象，獲(huo)得了(le)(le)(le)諾貝爾(er)物(wu)理(li)學(xue)獎，這一(yi)發現(xian)(xian)直接催生了(le)(le)(le)X射線晶(jing)體(ti)學(xue)。從那以后，研究者們用(yong)這一(yi)衍(yan)射技術解析(xi)了(le)(le)(le)大量復雜分(fen)子的(de)晶(jing)體(ti)結(jie)構(gou)，從簡單的(de)礦(kuang)物(wu)、高(gao)科技材料(如(ru)石墨烯(xi))到病(bing)毒等生物(wu)學(xue)結(jie)構(gou)。隨(sui)著這一(yi)技術的(de)不斷改進，出成(cheng)果(guo)的(de)節(jie)奏也越(yue)來越(yue)快。現(xian)(xian)在蛋白(bai)晶(jing)體(ti)成(cheng)像(xiang)的(de)分(fen)辨(bian)率已經(jing)實現(xian)(xian)了(le)(le)(le)突破，能(neng)(neng)夠區分(fen)單個原子。而新X射線源實現(xian)(xian)了(le)(le)(le)對困(kun)難(nan)蛋白(bai)的(de)成(cheng)像(xiang)，這些蛋白(bai)難(nan)以甚至不能(neng)(neng)形成(cheng)大晶(jing)體(ti)。

Von Laue hit的(de)(de)理論是(shi)，當X射(she)線(xian)通過(guo)晶體時會發(fa)生(sheng)衍射(she)，而衍射(she)模式可(ke)以體現(xian)原子的(de)(de)定位。1912年，Von Laue hit及其(qi)同(tong)事用硫酸銅驗證了這一理論。

自1971年以來，蛋(dan)白數據(ju)庫(Worldwide Protein Data Bank)就在不(bu)斷收集(ji)蛋(dan)白質結(jie)構(gou)數據(ju)，目前(qian)已經收錄了將近十萬個條目。包括晶體學開放式數據(ju)庫COD在內的其他(ta)數據(ju)庫，收錄了各種物(wu)(wu)質的結(jie)構(gou)，從礦物(wu)(wu)質、金屬到小生物(wu)(wu)分子。隨(sui)著成(cheng)像和數據(ju)分析技術的進步，研究(jiu)人員能(neng)夠獲(huo)得更細微(wei)的結(jie)構(gou)信息，解決越來越復雜的分子結(jie)構(gou)。