Що таке структурна біологія?
Структурна біологія - це багатовікова галузь, яка, як визначено в журналі Структурна біологія, займається структурним аналізом живого матеріалу (формується, складається з і / або підтримується і переробляється живими клітинами) на кожному рівні організації. Ранні структурні біологи протягом 19 і початку 20 століть були в першу чергу здатні вивчати структури тільки до межі голого ока зорової гостроти і за допомогою збільшувальних окулярів і світлових мікроскопів.

У XX столітті були розроблені різні експериментальні методики для вивчення 3D-структур біологічних молекул. Найбільш відомими методами є рентгенографія, ядерний магнітний резонанс і електронна мікроскопія. Через відкриття рентгенівських променів і їх застосування до білкових кристалів, структурна біологія була революціонована, оскільки тепер вчені могли отримати тривимірні структури біологічних молекул в атомній деталі. Аналогічно, спектроскопія НМР дозволила отримати інформацію про структуру і динаміку білків. Нарешті, в 21-му столітті електронна мікроскопія також зазнала різкої революції з розвитком більш узгоджених джерел електронів, корекцією відхилень для електронних мікроскопів та програмним забезпеченням для реконструкції, що дозволило успішно реалізувати крио-електронну мікроскопію високої роздільної здатності, дозволивши таким чином вивчення окремих білків і молекулярних комплексів у трьох вимірах при розрішенні ангстрому.

З розвитком цих трьох методів область структурної біології розширилася і також стала галуззю молекулярної біології, біохімії та біофізики, що стосується молекулярної структури біологічних макромолекул (особливо білків, що складаються з амінокислот, РНК або ДНК, що складаються з нуклеотидів, і мембран, що складаються з ліпідів), як вони набувають структури, які вони мають, і як зміни в їх структурах впливають на їх функцію. Ця тема представляє великий інтерес для біологів, тому що макромолекули виконують більшість функцій клітин, і тільки шляхом ковзання в конкретні тривимірні форми вони здатні виконувати ці функції. Ця архітектура, «третинна структура» молекул, залежить у складний спосіб від основного складу кожної молекули, або «первинної структури». При більш низьких резолюціях такі інструменти, як томографія FIB-SEM, дозволили краще зрозуміти клітини та їхні органели в 3-вимірах, а також те, як кожен ієрархічний рівень різних позаклітинних матриць сприяє функціонуванню (наприклад, в кістці). За останні кілька років стало можливим також передбачити високоточні молекулярні фізичні моделі для доповнення експериментального вивчення біологічних структур. Обчислювальні методи, такі як моделювання молекулярної динаміки, можуть бути використані в поєднанні з емпіричними стратегіями визначення структури для розширення та вивчення структури, конформації та функції білка.