X射線晶體定向衍射曆史介紹

X射線晶體衍射是人們了解原子世界的利器，這一技術為人們解析了大量的重要生物學結構。今年是這一技術的百年誕辰，本期Nature雜誌以特刊形式，介紹了X射線晶體衍射的過去、現在和將來。

1914年，德國科學家Max von Laue因為發現晶體中的X射線衍射現象，獲得了諾貝爾物理學獎，這一發現直接催生了X射線晶體學。從那以後，研究者們用這一衍射技術解析了大量複雜分子的晶體結構，從簡單的礦物、高科技材料(如石墨烯)到病毒等生物學結構。隨著這一技術的不斷改進，出成果的節奏也越來越快。現在蛋白晶體成像的分辨率已經實現了突破，能夠區分單個原子。而新X射線源實現了對困難蛋白的成像，這些蛋白難以甚至不能形成大晶體。

Von Laue hit的理論是，當X射線通過晶體時會發生衍射，而衍射模式可以體現原子的定位。1912年，Von Laue hit及其同事用硫酸銅驗證了這一理論。

自1971年以來，蛋白數據庫(Worldwide Protein Data Bank)就在不斷收集蛋白質結構數據，目前已經收錄了將近十萬個條目。包括晶體學開放式數據庫COD在內的其他數據庫，收錄了各種物質的結構，從礦物質、金屬到小生物分子。隨著成像和數據分析技術的進步，研究人員能夠獲得更細微的結構信息，解決越來越複雜的分子結構。