一种新的基于石墨烯的蛋白质观察方法可能有助于对抗神经退行性疾病

研究人员试图通过关注在大脑中形成称为淀粉样蛋白的纤维簇的蛋白质细丝来了解更多关于阿尔茨海默氏症和帕金森症等疾病的知识。到目前为止，用于研究它们的最佳工具产生了有限的视图，主要是因为这些链很复杂而且很小，只有几纳米厚。

现在，一个国际研究团队已经提出了一种新方法，可以通过强大的X射线激光束显示单个淀粉样纤维的结构。在能源部SLAC国家加速器实验室的Linac相干光源（LCLS）上进行的实验中，科学家们一次在一层石墨烯上放置了多达50个原纤维并用X射线激光射击它们。事实证明，石墨烯对X射线几乎是透明的，这使得它们能够探测精细原纤维的结构，而不会在单个快照中从石墨烯层中获取重要的外来信号。

虽然研究小组没有发现完整的原纤维结构，但他们表示，这种创新方法为使用X射线自由电子激光或XFEL（如LCLS）进行淀粉样蛋白研究开辟了一条有希望的途径。

关于淀粉样蛋白原纤维结构的准确信息可以让科学家了解它们在神经退行性疾病发展中的作用。

早期在X射线激光器上研究原纤维的尝试将它们输送到流体射流中的光束路径中。切换到固体石墨烯载体为团队带来了两个优势; 研究人员表示，由于石墨烯只是一层原子厚度，因此在X射线散射的原纤维形成的衍射图中几乎没有痕迹，用于确定它们的结构。并且石墨烯的规则结构促使原纤维以相同的方向排列。

这允许从少于50个淀粉样蛋白原纤维获得衍射图案。根据结果，该团队希望最终从单纤维中获得模式。为了实现这一目标，需要开发将单个原纤维暴露于XFEL梁的新方法。

据SLAC工作人员科学家Mengning Liang说，LCLS的相干X射线成像仪上极其明亮和狭窄聚焦的光束也是该团队成功从如此少量原纤维中获取数据的关键。

XFELs处的强烈X射线脉冲限制了精细样品暴露于破坏性X射线。在这项研究中，原纤维只暴露了几个飞秒，或百万分之一十亿分之一秒。在分子被破坏之前，探测器可以读取有关其结构的信息。

科学家们对经过充分研究的烟草花叶病毒丝和较小的淀粉样原纤维样本进行了测试，其中一些与某些类型的癌症有关。测试产生了高精度的结构数据：衍射图像的分辨率几乎是单个原子的尺度。