X射线衍射是结构生物学家用来解析生物大分子（例如蛋白质）三维结构的利器，但这一方法需要高质量的晶体。如果大分子不易结晶或者晶体质量不佳（比如在X射线衍射图谱中出现模糊和波纹），就无法得到清晰的高分辨率的三维结构。而以德国科学家Henry N. Chapman为首的研究团队，正是从不完美晶体的衍射数据中挖掘出了新的有用信息，使这些数据不仅可以增加蛋白质结构的分辨率，而且还可以允许晶体学家无需使用重原子衍生物或密切相关的蛋白质结构作为起点（这是两种用来分析蛋白质的常用方法），就能够解析蛋白质结构。相关研究成果2月11日发表在《自然》期刊上（Macromolecular diffractive imaging using imperfect crystals. Nature, DOI: 10.1038/nature16949）。同期的“News and Views”栏目对这一研究进行了评述（Crystallography: Resolution beyond the diffraction limit）。 

　　X射线衍射图谱示意图，高质量晶体（上）和低质量晶体（下） 

　　X射线与晶体相互作用会形成被称为布拉格峰的亮点图案，晶体学家使用这些峰来确定分子的原子结构。不过，晶体（尤其是那些蛋白质晶体）的结构经常并非完美有序，这导致了所谓“连续衍射”的现象，产生波浪状的图案。 

　　Chapman团队展示的方法可以从“连续衍射”的图案中提取结构数据，并以3.5 Å的分辨率解析了光系统II（photosystem II，一种与光合作用有关的蛋白质复合物）的结构。如果只使用相同数据中的布拉格峰进行分析，则只能得到4.5 Å的较低分辨率的结构。 

　　光系统II部分区域的电子密度图，传统方法（绿）和新方法（蓝）对比 

　　不过，这种方法目前只对晶体中由于分子的平移和一些旋转位移造成的无序图案有效，而对于动态或可变成分造成的无序图案却无能为力。所以对那些比光系统II柔性更大的蛋白质来说，这一方法对它们的结构解析可能不会有太大的帮助。 

　　Chapman和同事们使用了美国SLAC国家加速器实验室的自由电子激光器产生的飞秒X射线脉冲，使之与微米尺寸的晶体作用，收集到了光系统II的衍射数据。常规衍射方法中，使用更长的X射线曝光时间和更大的晶体，这种方法是否适用还有待观察。 

　　“这篇论文足以让很多结构生物学家去翻箱倒柜，寻找以前丢弃的X射线衍射数据……希望通过这种新的方法来挽救被遗弃已久的项目。”都柏林圣三一学院的生物化学教授Martin Caffrey评价说。 

        （来源：X-MOL化学平台）