阿肯色大学化学家的一项新研究表明，X射线晶体学是确定蛋白质结构的标准方法，它可以提供关于一组关键蛋白质的不准确信息，这些蛋白质是在细胞膜中发现的，反过来又可能导致不良和低效的药物设计。

研究人员的发现今天发表在《自然》杂志的《科学报告》上。

威廉·富布赖特艺术与科学学院化学与生物化学助理教授马哈茂德·莫拉迪(Mahmoud Moradi)说：“所有药物中的三分之二，包括用于化学疗法的药物，都是靶向细胞膜上的蛋白质。”“不幸的是，X射线晶体学是确定蛋白质结构的金标准，在处理细胞膜中发现的蛋白质时存在许多局限性。我们的工作揭示了这些局限性，并从许多方面解释了这些局限性。”

被认为是细胞的主力分子，蛋白质几乎负责生命系统中的所有任务。一些蛋白质生活在细胞内部，而另一些则生活在细胞膜上，这是一层脂质的外层，将细胞与外部环境隔开。膜蛋白至关重要，因为它们调节细胞与其环境之间的信息和物质交换，这是细胞存活和正常功能的重要任务，因为任何蛋白功能失调都可能导致疾病。

蛋白质功能的研究对于理解疾病的分子基础是必要的。为此，研究人员依赖于X射线晶体学，这是确定蛋白质形状和结构的主要工具。X射线晶体学对于设计有效控制蛋白质功能的药物也是必不可少的。但是，膜蛋白结构的研究很困难，因为它们的天然环境与X射线晶体学不兼容。在应用该技术之前，研究人员必须从其天然环境中除去蛋白质，并将其置于人工脂质环境中。

Moradi和Thomas Harkey是当时的一名本科生，现在是阿肯色大学医学专业的医学生，他们从另一个角度解决了这个问题。在大约两年的时间里，他们使用阿肯色州高性能计算中心的一台超级计算机来进行连续的微秒级计算，以模拟YidC2的分子动力学，YidC2是一种膜蛋白，其分子结构中具有晶体学上未解析的胞质环。已知细胞质环在膜蛋白中具有功能意义。

Moradi和Harkey的模拟表明，YidC2的胞质环稳定了整个蛋白质，尤其是C1区，这是药物设计的潜在重要领域。高极性或带电的脂质头基与环相互作用并使其稳定。该发现表明，尽管明显缺乏分子结构，但膜蛋白的未解析环对于稳定蛋白可能是重要的。

莫拉迪说：“通常，如果蛋白质的一部分在X射线晶体学中无法解析，则被解释为缺乏特定的结构。”“我们表明，对于膜蛋白，特别是与细胞膜相互作用的蛋白部分，这种解释是不准确的，可能会产生误导。我们认为，对该疾病的另一种解释可能是该蛋白未在其天然产物中进行研究。膜环境。”

Moradi说，他们的研究结果还表明，在模仿其生理环境的环境中，计算化学和超级计算技术可用于更准确地对膜蛋白进行建模。