早期的x射線結(jié)晶學(xué)獲得一個蛋白的三維結(jié)構(gòu)需要用金屬絲模型,、螺絲,，螺栓,，并且需要進(jìn)行數(shù)年單調(diào)乏味的手工計算,。而今天,，由于一種叫做ARP/wARP的軟件包的存在，可以利用計算機(jī)構(gòu)建大分子模型,。ARP/wARP是由歐洲分子生物學(xué)實驗室（EMBL）的Victor Lamzin和Netherlands 癌癥研究所(NKI)的Anastassis Perrakis共同開發(fā)的,，目前全世界有超過2,000名研究人員使用該軟件包。在NIH（National Institutes of Health）的800,000美元的授權(quán)資助下,，該軟件的功能現(xiàn)在得到了進(jìn)一步的擴(kuò)增,。
該項資助計劃為時4年。 “50多個國家的超過1000個實驗室持有 ARP/wARP許可證,，并且到今年的6月份為止,，我們在《Nature Structural Biology》上發(fā)表的關(guān)于ARP/wARP的關(guān)鍵改進(jìn)的文章在科學(xué)文獻(xiàn)中被引用的次數(shù)達(dá)到了1,000條。
“這為進(jìn)一步的科學(xué)發(fā)展創(chuàng)造了難以置信的驅(qū)動力。”Lamzin說,，“新研究資金推動我們提升該軟件識別和辨別不同類型的大分子的能力,，例如DNA，和改善結(jié)構(gòu)模型的自動生成能力,。ARP/wARP已經(jīng)使得世界上結(jié)構(gòu)生物學(xué)家的研究工作變得容易,，并且在NIH資助開發(fā)的新特性實現(xiàn)的情況下會變得更加容易。
ARP/wARP將實驗中利用x射線炮轟蛋白晶體得到的“電子密度圖譜”轉(zhuǎn)換成3維結(jié)構(gòu),。“x射線實驗結(jié)果得到的‘衍射模型’可以用肉眼說明,。”
Lamzin說，“這些必須通過數(shù)學(xué)方法和模型重新構(gòu)建成3維結(jié)構(gòu)圖像,。這是一個非常單調(diào)乏味,，耗時和主觀的過程。”
ARP/wARP是首個或者在一段時間內(nèi)是唯一可以非常準(zhǔn)確的自動生成與實驗數(shù)據(jù)的軟件,。它可以從數(shù)周到數(shù)分鐘的程度上減少聲稱結(jié)構(gòu)模型的時間,。
此次資助授權(quán)將使得科學(xué)家們能夠探索模型構(gòu)建的新概念和擴(kuò)大該軟件所能處理的數(shù)據(jù)的范圍。ARP/wARP可以很好的處理能夠辨別單個原子的高通量數(shù)據(jù),，但科學(xué)家們所要處理的數(shù)據(jù)的質(zhì)量較低，因此該軟件被穩(wěn)定的改進(jìn)來適應(yīng)處理低通量數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在Lamzin和Perrakis將進(jìn)一步的改善ARP/wARP的這方面的特性,。
“結(jié)構(gòu)生物學(xué)中的高通量方法使得我們能夠從事越來越多的與人類健康相關(guān)的復(fù)雜問題的研究。”
Perrakis說,，“理解了在癌癥,、心血管疾病和神經(jīng)退化性疾病（neurodegenerative diseases）中的分子結(jié)構(gòu)所起的作用與來源于病原細(xì)菌或者病毒的分子的結(jié)構(gòu)將有助于設(shè)計革命性的治療策略,。”
為了實現(xiàn)這個目標(biāo),，科學(xué)家們打算研究能成為候選藥物的蛋白的晶體結(jié)構(gòu)和不同類型大分子。
“ARP/wARP會遇到兩種挑戰(zhàn)：首先,，它必須能處理更低通量的結(jié)構(gòu)信息,。其次，所產(chǎn)生的模型必須完整有效,。NIH的新授權(quán)資助將幫助我們接近這些目標(biāo),。將來，研究人員將能夠聚焦于結(jié)構(gòu)分析而不僅僅是構(gòu)建模型,，也許將來把ARP/wARP與某一種新的細(xì)胞成像技術(shù)結(jié)合,，我們將能夠得到一個完整細(xì)胞所有分子的模型。”Perrakis總結(jié)說,。
