该职位由MSOE生物分子建模的MSOE中心主任Tim Herman以及3-D分子设计的首席执行官贡献。
你曾经把你最喜欢的蛋白质放在我们的手掌上吗?事实上，你有没有模型你最喜欢的蛋白质?在3 d分子设计，我们使用3D打印技术创建蛋白质的物理模型。我们公司的口号是“......分子变得真实”．我们有时会忘记，我们创建的模型大约比真实物体大3000万倍。尽管如此，这些模型是引人注目的，我鼓励你持有一个。
为什么我们需要蛋白质结构的物理模型?
结构生物学家一直努力在平面二维图像中有效地传达蛋白质结构的细微差别。在结构生物学的早期，Byron Rubin，一个和Jane Richardson一起工作的晶体学家，为这个问题提供了一个初步的解决方案拜伦的本德-一种机械装置，可以用来弯曲1/8th根据蛋白质的原子坐标，将一英寸长的钢丝插入蛋白质的主干结构中。
这些电线型号非常有用的是，它们不仅追溯了三维空间中蛋白质的骨干的3-D路径，而且它们的灵活性和jiggly性质表明蛋白质的动态性质。BENDER的受欢迎程度是短暂的，因为强大的分子图形包很快就开发了允许研究人员创造出令人惊叹的蛋白质的互动图像。
自20世纪80年代以来，期刊文章中充斥着令人印象深刻的蛋白质全彩图像。但它们仍然是平的。要真正欣赏这些蛋白质的三维结构，有必要下载结构的原子坐标pdb文件，并用分子观察软件“打开”这些结构。在现实中，这种情况很少发生。但如果你曾经有机会阅读这些结构论文中的一篇——同时手里拿着一个蛋白质的物理模型——你就会理解物理模型的力量。在那之前，你只能好奇我在说什么。
研究人员如何使用蛋白质结构的物理模型?
在过去的15年里，我们一直在为研究人员创建蛋白质的物理模型。在我们有幸亲手交付模型的时候，会发生以下一系列事件:研究人员中断与房间里任何其他人的眼神接触。他们的眼睛集中在模型上，在他们的手中翻来覆去。然后，他们开始自言自语，并将模型上显示的特征与大脑中的蛋白质模型进行比较。在审讯过程中的某个时刻，他们几乎总会说这样的话哦，我不太喜欢……”
例如，当汤姆·斯泰茨(Tom Steitz)面对一个他的大核糖体亚基的物理模型时，他不断地在蛋白质的表面滑动他的手掌，在那里新生的多肽从出口通道出现。然后他说:我没有意识到这个表面上的复杂程度是多么平坦“…复合体停靠在内质网的膜上。研究生们暂时忘记了物理模型是建立在他们自己的蛋白质结构模型和实验确定的电子密度的基础上的，他们会说一些愚蠢的话，比如看这里，精氨酸53就在这里，在螺旋3的末端，就像我们说的那样”。眼见为实。从这个意义上说，模型可能是有用的，也可能是危险的。
教育者和学生如何使用分子模型?
我们创造了生物分子建模中心(CBM)，其目的是建立蛋白质和其他分子结构的物理模型，用于生物科学教育工作者的专业发展计划。利用这些动手操作的工具，教育工作者将他们的学生介绍给这个原本看不见的分子世界。对学生来说，这些模型迫使他们放慢速度，把注意力集中在有形的东西上。在训练有素的教育工作者的指导下，这些集中注意力的实例成为神奇的教学时刻。这些模型的功能就像思考工具，可以引出诸如“这个模型代表什么?”．．．“这种蛋白质在人体内是如何发挥作用的?””……也许最重要的是……”我们是怎么知道的?”
在过去的15年里，CBM发展了以学生为中心的教学模式智能团队建模程序由学生组成的小团队与当地研究人员密切合作，了解他们的研究，同时创建实验室研究的蛋白质物理模型。
在我们开始与生物分子建模中心的教育工作者合作后不久，我们脱离了一个小型的、家族经营的企业——3D分子设计——将我们与教师合作的一些最好的教学材料商业化，并为研究人员创建定制的蛋白质模型。
建模CRISPR
我们很兴奋雅各玉米2014年联系我们，问我们是否可以根据发表的结构制作一个Cas9的模型马丁Jinek集团．我们已经做了这个蛋白质的初始模型，但非常困惑，因为HNH核酸酶活性位点甚至不接近它在互补DNA链上的报道切割位点。这就是为什么我们喜欢和研究人员一起研究模型。当我们跳入一个新的建模项目时，我们所拥有的那一点点知识可能是一件危险的事情。幸运的是，雅各布能够很快地解释，这是常识CRISPR这个第一个Jinek结构捕获的蛋白质的构象是“不适于分裂”的。Jacob通过计算将非模板链添加到Jinek结构中，因此得到的物理模型是一种有效的教学工具。你可以读到Jacob对这个模型的最初反应他的博客．或者，描述这个模型在解释CRISPR技术方面有多有效th平地机，退房詹妮弗Doudna的新书创作裂缝．
通过灵活性使模型更有用
这是教育界的常识所有的模型都是错误的....有些模型是有用的。虽然蛋白质的物理模型可能很好地代表蛋白质的一个方面，但它几乎肯定会不会传达结构的其他方面。虽然这个第一个Cas9型号肯定是有用的，但至少一种认真的方式也是错误的。我们以岩石硬，不灵活的石膏制成的表面形式代表了Cas9蛋白。结果，该模型通常模糊了所有蛋白质的灵活性，并且Cas9蛋白必须具有令人惊叹的构象灵活性，以沿着双链DN扫描一个,识别PAM序列，允许引导RNA和靶DNA链之间的互补碱基配对，然后激活两个不同的内切酶活性位点。
幸运的是，蛋白质从来都不是只有一个模型。我们现在有了Cas9的另一个模型——一个由尼龙制成的灵活的α -碳骨架模型——它更准确地表明了这种蛋白质进行构象转移的潜力。这个Cas9的主干模型是基于蒋富国的Cas9结构-准备卵裂。该结构捕获置换的非靶DNA链，并显示HNH核酸酶结构域与目标DNA链上的剪切位点紧密并置。此外，该模型还显示了被报道的几种Lys/Ala突变Ian Slaymaker和同事们减少一个脱离目标的命中合理设计Cas9，提高特异性．把这个灵活的模型拿在手里一会儿，你就会在半夜醒来，梦见这个蛋白质在询问你的基因组时必须经历的构象体操。
如果您有兴趣近距离亲身体验Cas9，请访问3D分子设计网站．或，如果你正在参观当地的教室或试图向公众解释你的科学，请访问生物分子建模中心网站来检验我们的动手教学工具，这些工具是为学生设计的，让分子世界真实存在。
非常感谢我们的嘉宾博客蒂姆·赫曼！
蒂姆·赫尔曼(TIm Herman)是MSOE生物分子建模中心的主任，也是3d分子设计公司的首席执行官。
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