了解结构生物学及其对印度尼西亚科学独立的重要性

生物学结构 是一门剖析生物体分子结构秘密及其与生命现象关系的科学学科。他就像一盏照亮生物复杂性黑暗的灯，以非凡的分子尺度细节解开生命的奥秘。

结构生物学的研究将我们带入纳米级的微小世界 埃举例来说，人类一根头发的直径约为7万至10万纳米。

然而，在原子和分子层面，结构要复杂得多。相比之下，氢原子的直径只有约 0.1 埃。在这种景观中，我们可以理解 原子的交织——更详细地介绍地球上所有生物的生命基础。

当我们意识到了解细胞在分子水平上如何工作的重要性时，结构生物学的观察就会变得更加深刻。例如，在体内发生的每一个生物过程背后都有生化机制，如形成蛋白质分子的过程、分子间相互作用，以及 细胞水平的通讯过程我们需要详细了解这些过程，以便我们采取行动——例如在现场 医疗的， 农业生物技术和 动物（动物学）。

如果没有结构生物学，我们就很难理解细胞的生化过程是如何发生的。DNA结构的发现者 弗朗西斯·克里克 提到， “地球上生命的几乎所有方面都是在分子水平上设计的，如果不了解分子水平，我们对生命本身的理解就非常有限。”

印度尼西亚结构生物学的紧迫性

作为大型生物多样性的家园印度尼西亚对结构生物学进步的需求日益迫切。从加里曼丹的热带雨林到巴布亚美丽的珊瑚礁，印度尼西亚 拥有数百万个尚未完全了解的物种。

结构生物学不仅能够更深入地探索生命，也是保护和可持续、有效利用自然资源的重要支持工具。

例如，结构生物学在水稻植物保护项目中的应用（水稻）通过存储 通过低温电子显微镜观察 NAL1 蛋白质结构. NAL1 蛋白决定水稻叶片的形态和产量。了解 NAL1 基因的作用有望为未来新型水稻的开发做出重大贡献。

从水稻中分离的 NAL1 蛋白 (PDB ID: 8PMG) 的结构。www.rcsb.org

印度尼西亚的生物多样性研究也可以利用低温电子断层扫描技术 （冷冻电子断层扫描），这使我们能够以非常详细的规模可视化细胞结构。这种方法不仅有助于了解细胞中特定蛋白质的存在——这对于 药物开发—还提供了有关细菌细胞或 病毒以及物种之间的差异。

我们还可以通过结构生物学利用印度尼西亚的生物多样性。例如， 细菌酶的开发这些酶的结构可以被深入分析和设计以实现特定目标，例如提高生物技术行业的效率。

结构生物学对医学领域也非常有用。得益于这门科学，来自中国、澳大利亚和美国的研究团队能够 分离的蛋白质晶体是 SARS-CoV-2 病毒的引擎。

了解蛋白质结构是各种努力的最初基础 应对 COVID-19 喜欢 疫苗开发 和制造 基于纳米技术的治疗剂（纳米抗体抑制剂）可治疗所有变异的 COVID-19 变体。 这也是新冠肺炎疫情得以迅速战胜的原因之一。

通过低温电子显微镜开发的阻断 COVID-19 刺突蛋白的抑制剂纳米抗体的结构。

应对印度尼西亚的地方病——结核病就是一个例子 结构生物学在生物医学领域的有趣应用 或未来的基础医学。对引起结核病的细菌基因组的监测之所以成功，部分原因是 结构生物学数据的利用 预测印度尼西亚是否存在对抗生素具有耐药性的菌株（遗传系）。

Cibinong 的垫脚石

了解结构生物学可能会有所帮助 X射线晶体学方法。一种观察蛋白质结构的方法，先将蛋白质分子结晶，然后用X射线照射它们。然而，这种方法除了非常复杂之外， 花费大量时间和金钱. 配套基础设施也很昂贵。

有了这样的声明， 国家研究与创新机构（BRIN） 为结构生物学的发展奠定了基石 建立低温电子显微镜设施（低温电子显微镜/冷冻电镜） 非常完整和最新的高科技。该设施位于西爪哇省的Cibinong，配备了 Aquilos 2 FIB、Tundra 100 kV、Talos 200 kV 和 Krios 300 kV 等现代化设备，以增强观察能力并提高研究准确性。

低温电子显微镜 是最新的结构生物学技术之一，可以观察蛋白质的三维结构。与X射线晶体学相比，希望能够以极小的样品损坏风险观察结构。该技术产生的二维图像可以借助人工智能和高性能计算机处理成三维图像（高性能计算机/高性能混凝土）。

云数据 该 Cryo-EM 图像可用作指导，使用该方法将每种氨基酸（蛋白质构建化合物）放置在最合适的位置 配件之后，再将此数据进行多次精炼，通过精炼方法找到氨基酸各小部分（侧链）的最佳位置（细化）。

细化过程旨在确保蛋白质结构模型与实验数据相符，是利用低温电子显微镜进行蛋白质结构分析的重要步骤。

最后一步，在发布之前验证结构 蛋白质数据库（PDB）-地方 蛋白质结构信息的存储 来自世界各地。

未来，BRIN 低温电子显微镜设备的利用率将取决于其他方面，例如完整的蛋白质纯化实验室基础设施的发展。今年计划建设的设施将整合到 BRIN 低温电子显微镜实验室中。实验室 蛋白质纯化 在结构生物学中至关重要，因为它是研究人员获得纯态蛋白质的唯一方法。

此外，由于 Cryo-EM 生成的数据非常庞大，因此只能使用 人工智能. 因此在 BRIN，集成 高性能计算 (HPC) 和低温电子显微镜设施 它从一开始就已计划好，现在已开始运行。

我们的机会和家庭作业

印度尼西亚结构生物学领域的发展 不仅应规划研究和创新基础设施，还应规划寻求知识和智力独立的里程碑。通过利用结构生物学智能，印度尼西亚可以在从医学、农业到生物多样性保护等各个领域开辟新道路。

基础设施建设，例如 位于 Cibinong 的 BRIN Cryo-EM 实验室 是令人印象深刻的第一步。然而，科学独立不仅通过物理建筑实现，还通过优越的人力资源实现。印尼必须致力于生产 能够在国际水平上竞争的结构生物学骨干通过 优质高等教育和强化培训。

位于 Cibinong 的 BRIN 的 Cryo-EM 实验室的 Krios G4 Cryo-TEM 设备与 Falcon 4i 探测器。

研究经费 也是一项重要挑战。通过 BRIN 的结构生物学领域专项研究资助，还开放了旨在发展和加速结构生物学领域的研究资助。 印尼大学与研究机构的合作 可以促进该科学学科相关的研究思想和人力资源的交流。

通过 各种合作和资助学术界之间的合作自然会蓬勃发展。该领域的科学界可以大规模、协调地参与印度尼西亚结构生物学的发展。