译海撷英

X射线光子如何损坏金属蛋白

在利用X射线确定含有金属离子的生物分子（如金属蛋白）的晶体结构时，可能会出现问题，这是因为X射线可能会破坏金属周围的环境，进而改变生物分子的结构。

德国海德堡大学的Kirill Gokhberg及其同事利用计算方法梳理了该类辐射损伤的机理，他们的研究结果表明，即便采用快速的X射线探测方法，也会导致生物分子结构的畸变。

研究人员发现，模型［Mg (H2O)6］2+簇中的金属晶格在级联反应过程中发生弛豫现象，其金属离子返回到原始的电荷状态，并且对周围环境产生直接危害。

在该模型系统中，X射线被吸收后，金属释放电子，形成Mg4+，Mg4+又可通过2个弛豫模式［原子间的库仑衰减（ICD）和电子转移介导衰减（ETMD）］的级联返回到Mg2+。在ICD过程中，金属将过剩的能量传递给相邻的水分子，其自身的电荷属性不发生改变；而在ETMD过程中，相邻的水分子向金属提供一个电子，同时金属将过剩的能量传递给电子供体或另外一个水分子。具体见图1。

上述两个过程均导致一个或多个水分子的离子化，水分子被电离成可以攻击其他分子的自由基。ICD过程的时间不到1 fs（飞秒），而ETMD过程需要20 fs。

研究人员转向于利用更快速的自由电子激光代替会破坏样品结构的X射线来确定生物分子的结构。“但是，由计算模型得出的反应速度意味着甚至自由电子激光也会破坏生物分子的结构。”Gokhberg认为，“在3 fs的时间内，电离环境已经被开启。”

加拿大萨斯喀彻温省大学的X射线光谱学专家Graham N. George对此评论到：“之前，我从未想到s区金属离子，如Mg2+，可能会介入反应；……