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8月10日，《科学》杂志在线刊发施一公团队研究成果，首次解析了人源多囊蛋白1与多囊蛋白2形成的复合物的结构，分辨率达到3.6（埃，相当于10-10米）。
人体内多囊蛋白的突变会引发多囊肾病，每千人中大约有12.5人患病，算比较常见。2003年一篇题为《常染色体显性遗传性多囊肾病研究的热点问题》的论文中显示，该病的研究热点在于致病基因表达产物，即多囊蛋白1和多囊蛋白2的结构与功能、亚细胞定位等，这样可阐明多囊肾病的分子发病机制，有望实现临床彻底治愈。
15年后，该蛋白家族的精细结构终于解出，完成忘年问答。识得该蛋白家族的庐山真面目难在多囊蛋白1拥有4302个氨基酸，包含11次跨膜螺旋，是一个超复杂的蛋白；同时多囊蛋白1与多囊蛋白2还会复合，增加了结构的复杂性。
系统摸索，获得足够的测试用量
解析蛋白质结构的第一步是获得足够量且性质均一的蛋白质。8月11日，论文作者之一的王廷亮博士告诉科技日报记者，上镜前的准备工作耗时5年。
对于结构生物学家来说，测试蛋白经常在量上捉襟见肘。蛋白质为人源蛋白，很难直接从人体组织中富集提取而出。研究团队通过已知的基因序列将基因在原核生物中（例如大肠杆菌）进行克隆，获得大量基因拷贝后，通过病毒侵染的方法转入到常用的工具细胞中进行表达，富集目标蛋白质。
为了让外来基因在新环境中表达，研究组进行大量重复性工作，为目标基因（PKD1和PKD2）寻找最优的表达系统。如通过基因编*****的优化，可提高蛋白的表达量，从而拿到体外重组蛋白质。王廷亮说。
此时，目标蛋白仍旧在细胞中，下一步是将目标蛋白从复杂的细胞中钓出来。大量的提取条件摸索，如尝试和筛选了大量的去垢剂、确定蛋白边界等，才能形成不错杀一个、不漏网一千的数量和质量上的平衡。最终，课题组获得了珍贵稀少的目标蛋白。50升的细胞只能提取出100微克左右蛋白，只够完成35次上镜制备，符合电镜数据收集要求的样品往往只有1到2个。王廷亮说。
蚂蚁搬家，反推出高精度三维结构
冷冻电镜通过发射电子、并测定电子通过蛋白质分子后轨迹变化的方式，达到蛋白质结构A级精度地呈现。其每次扫描的视域非常狭小。因此，蛋白上镜后，需要长时间运转和巨量信息处理。对于超大结构的蛋白质来说，研究者将收集到倍数增加的大量数据，再通过计算进行结构的再现。
整个蛋白质三维结构的成型犹如蚂蚁搬家，在获得大量多角度二维图片后，由后期的三维重建系统对图片数据进行计算和重构，并通过可视化系统形成蛋白质三维结构的示意图。
通过冷冻电镜扫描，施一公团队获得了多囊蛋白1和多囊蛋白2形成的独特一比三复合物结构，并对该结构和生化数据进行了进一步分析。
面目清晰，提出多囊肾发病机制新观点
蛋白复合物的清晰面目为假说给出了铁证或反证。研究团队发现了与当下主流学术观点相悖的多个现象。论文第一作者宿强解释，多囊肾研究领域内对这两个蛋白是否形成钙离子通道一直存有争议，解析结构不支持复合物为钙离子通道的假说。
该复合物结构也刷新了结构生物学家对电压门控离子通道类似折叠长相的认识。之前报道的大多数离子通道类似折叠结构或者是同源四聚体，或者是单链的假四次对称体，这个却是两个蛋白组成的一比三的复合物。
有意思的是，其中一个蛋白自己单独也能形成四聚体。这种独特的结构意味着不同的工作机理和调控方式，丰富了结构生物学家对电压门控离子通道类似折叠蛋白组装的理解。宿强说。
15年前出题的论文中猜测多囊蛋白1和多囊蛋白2的协作模式有4种，随着结构的清晰，这些假设将很快有明确答案，给多囊肾病的机制研究带来有益的参考。
