Methods in Enzymology：Neutron Crystallography in Structural Biology

作者：Peter C.E. Moody（编者）

索书号：Q55/M592/V. 634/2020/Y

ISBN: 978-0-12-819214-6

藏书地点：武大外教中心

结构生物学是一门以分子生物学生物化学和生物物理学的分支，关心的生物大分子（如蛋白质分子和核酸分子）的分子三维结构（包括构架和形态），它们是如何获得它们的结构，并研究改变它们的结构与影响其功能的关系的学科。由于结构生物学能够解释生物大分子的构象和相互作用的方式，而所有的生命活动都是通过各种生物大分子的相互作用来实现；因此，对于生物学家们来说，这是一个非常有吸引力的领域。蛋白质及其复合物三维结构的测定是生物研究最重要的科学基础之一，和结构相关工作共获诺贝尔奖25项，占诺贝尔奖自然科学部分的8%。在医药研发中，蛋白质晶体学也被广泛用于基于结构的新药设计。

目前蛋白质三维结构的测定主要有三大手段：X射线晶体学、核磁共振技术（NMR）以及冷冻电镜三维重构技术。这些研究方法都有其优点和缺陷，不同的研究对象需要采用不同的方法。X射线晶体学是目前分辨率最高的结构测定方法，但是首先要拿到蛋白质晶体，分子量很大的蛋白以及膜蛋白很难得到晶体，这是其局限性。核磁共振光谱学比较适合研究小分子量（通常小于20kDa）的蛋白和蛋白相互作用位点的信息，而冷冻电镜比较适合研究超大分子量蛋白复合物（通常远大于100kDa）甚至亚细胞器的结构；因此往往需要通过结合不同的方法来互补。

了解蛋白质和酶的行为是解开生物过程秘密的关键，蛋白质的原子结构一般是用X射线晶体学来研究，然而，氢原子和质子(氢离子)的精确信息通常无法获得。构成蛋白质和酶中大约一半原子的氢原子和质子通常在这些生物分子工作中起着关键作用；然而，由于它们的尺寸很小，很难准确地确定它们的确切位置。研究蛋白质结构最常见的方法是将一束高能X射线对准蛋白质晶体，并分析X射线与结构中原子的电子相互作用产生的衍射图案。不幸的是，X射线与氢原子或质子的相互作用不强，这些原子或质子的电子密度很低，甚至没有电子密度，因此很难“看得见”。

对晶体施加中子束，而不是X射线，中子与其路径上的原子核相互作用，包括氢原子和质子的原子核，尽管它们很小。这些相互作用产生的衍射图案在中子束穿过晶体后被记录下来，并被解码到包括氢核在内的原子核精确位置。氢原子和质子是酶结构中特别有趣的组成部分，因为它们可以表现出被发现对酶功能至关重要的量子行为。因此，准确确定它们在蛋白质结构中的位置，以便揭开正在发生的事情是很重要的。

《酶学研究方法：结构生物学中的中子晶体学》一书于2020年由ACADEMIC PRESS出版，作者是Peter C.E. Moody。

《酶学研究方法：结构生物学中的中子晶体学》一书中，专家研究人员介绍了多种酶学研究方法中结构生物学中的中子晶体学的方法，讨论的主题主要包括结构生物学中子晶体学的基本原理，中子蛋白晶体学的大晶体生长，NMX膜蛋白晶体的前景，高通量同位素反应器的中子蛋白晶体学光束线，核分裂中子源的大分子中子衍射仪，J-PARC中子蛋白质晶体学的现状和近期计划，核分裂源的中子大分子晶体学，动态核极化增强中子晶体学，中子大分子晶体学的交互模型构建，使用中子大分子晶体学确定质子状态的限制条件，野生型和耐药HIV-1蛋白酶的中子衍射研究中揭示的质子转移和药物结合细节，中子碳水合物晶体学研究，中子束中的蛋白激酶A，磷酸盐依赖反应，氢原子在松弛酶胆固醇氧化酶催化中的作用，低温中子晶体学的血红素过氧化物酶捕获中间体。

《酶学研究方法：结构生物学中的中子晶体学》一书从各个方面讲解了结构生物学中的中子晶体学方法在蛋白晶体学中的应用，旨在为想要研究蛋白结构晶体学的研究人员提供专业方法的介绍以及方法技术指导。

《酶学研究方法：结构生物学中的中子晶体学》一书作为生物化学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：

1、本书概述了结构生物学中子晶体学的基本原理，中子蛋白晶体学的大晶体生长，NMX膜蛋白晶体的前景，高通量同位素反应器的中子蛋白晶体学光束线，核分裂中子源的大分子中子衍射仪，动态核极化增强中子晶体学，中子大分子晶体学的交互模型构建，使用中子大分子晶体学确定质子状态的限制条件，野生型和耐药HIV-1蛋白酶的中子衍射研究中揭示的质子转移和药物结合细节，中子碳水合物晶体学研究，中子束中的蛋白激酶A，氢原子在松弛酶胆固醇氧化酶催化中的作用，低温中子晶体学的血红素过氧化物酶捕获中间体等晶体学相关知识与应用。

2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到蛋白晶体学的中子晶体学研究方法以及最新的前沿进展。

3、书中很多实验方法和测序结果都给出了示意图和图表，便于读者理解与参考

总的说来，《酶学研究方法：结构生物学中的中子晶体学》一书为想要了解如何研究蛋白结构晶体学的研究人员提供了清晰的导读路径，作为生物化学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

本书目录：

撰稿者名单

前言

Peter C.E. Moody

第1章结构生物学中子晶体学的基本原理

John R. Helliwell

第2章中子蛋白晶体学的大晶体生长

Monika Budayova-Spano, Katarina Koruza, Zoë Fisher

第3章 NMX膜蛋白晶体的前景

Samuel John Hjorth-Jensen, Esko Oksanen, Poul Nissen, Thomas Lykke-Møller Sørensen

第4章 IMAGINE：高通量同位素反应器的中子蛋白晶体学光束线

Flora Meilleur, Andrey Kovalevsky, Dean A.A. Myles

第5章核分裂中子源的大分子中子衍射仪

Leighton Coates, Brendan Sullivan

第6章 J-PARC中子蛋白质晶体学的现状和近期计划

Ichiro Tanaka, Toshiyuki Chatake, Satoru Fujiwara, Takaaki Hosoya,Katsuhiro Kusaka, Nobuo Niimura, Taro Yamada, Naomine Yano

第7章欧洲核分裂源的中子大分子晶体学

Márton Markó, Gergely Nagy, Giuseppe Aprigliano, Esko Oksanen

第8章动态核极化增强中子晶体学:在生物晶体中放大氢原子

Joshua Pierce, Matthew J. Cuneo, Anna Jennings, Le Li, Flora Meilleur, Jinkui Zhao, Dean A.A. Myles

第9章在CCTBX中实施骑氢模型以支持Phenix的下一代X射线和中子联合

Dorothee Liebschner, Pavel V. Afonine, Alexandre G. Urzhumtsev, Paul D. Adams

第10章中子大分子晶体学的交互模型构建

Derek T. Logan

第11章使用中子大分子晶体学确定质子状态的当前限制是什么？

Dorothee Liebschner, Pavel V. Afonine, Nigel W. Moriarty, Paul D. Adams

第12章野生型和耐药HIV-1蛋白酶的中子衍射研究中揭示的质子转移和药物结合细节

Andrey Kovalevsky, Oksana Gerlits, Kaira Beltran, Kevin L. Weiss, David A. Keen, Matthew P. Blakeley, John M. Louis, Irene T. Weber

第13章中子碳水合物晶体学研究

Jacob E. Combs, Jacob T. Andring, Robert McKenna

第14章中子束中的蛋白激酶A：直接观察质子对催化作用的洞察

Oksana Gerlits, Kevin L. Weiss, Matthew P. Blakeley, Gianluigi Veglia,Susan S. Taylor, Andrey Kovalevsky

第15章磷酸盐依赖反应：分析异种氨基转移酶的机理

Timothy C. Mueser, Victoria Drago, Andrey Kovalevsky, Steven Dajnowicz

第16章氢原子在松弛酶胆固醇氧化酶催化中的作用

Tatiana Kerber, Alice Vrielink

第17章低温中子晶体学的血红素过氧化物酶捕获中间体

Hanna Kwon, Tobias E. Schrader, Andreas Ostermann, Matthew P. Blakeley, Emma L. Raven, Peter C.E. Moody

胡萌欣武汉大学生命科学学院博士