構造生物学
多くの場合、蛋白質構造データバンクに公開されている類似構造が利用可能であるので、この場合にはまず分子置換法を利用する。利用可能な類似構造がない場合にはSAD法を用いて、実験的に位相決定する場合が多い。また、新たな位相決定の手段として、DeepMindが開発したAlphaFold2が出力する構造を分子置換法の鋳型構造として利用する方法もある。回折強度の決定には、古くは感光フィルム、2010年あたりまでは感光フィルムより高感度でダイナミックレンジの大きなイメージング・プレートや、読みとり速度が速いCCDなどが主として用いられていた。昨今(2021年現在)では、HPC(Hybrid Photon Counting)ないしPAD(Pixel Array Detector)と呼ばれるX線の光子を直接検出する検出器が主流である。
X線結晶構造解析の特徴は、結晶化したタンパク質の立体構造が決定し、アミノ酸配座が厳密に決定するということである。コンフォメーションの変化の様子を捉えることはできないが、結晶化の条件を変えてやることによって、タンパク質の様々な状態を静的に捉えることができる。また、ラウエ法によってミリ秒などの短時間の状態をとらえる試みもなされているが、全てのタンパク質結晶に適応できるわけではなく、課題も多い。昨今(2021年現在)ではX線自由電子レーザーによる時分割構造解析のための技術開発が積極的になされ、いくつかのタンパク質において詳細な時分割構造の議論がされている。
また、この間に得られた回折強度データの処理、位相決定、構造精密化などのプロセスが飛躍的に進歩したソフトウェアとともに、グラフィクス技術を含むコンピュータの性能が指数関数的に向上してきたことから、蛋白質構造データバンク (PDB) に登録されるタンパク質立体構造は年々増加してきている。また、NMRに関してもコンピュータの発展はもちろんのこと、大腸菌発現系を用いて安定同位体を容易にタンパク質に組み込めるようになったために、分子量5万程度のタンパク質まで扱えるようになってきた。
日本では、2002年度から5年かけて3000種類のタンパク質の立体構造解析を行うことを目標とした『タンパク3000プロジェクト』が行われた。その拠点として世界最大のシンクロトロン放射光施設であるSPring-8(兵庫県佐用郡)とフォトンファクトリー(高エネルギー加速器研究機構、茨城県つくば市)が放射光X線結晶構造解析データ測定に使われ、理化学研究所横浜研究所GSC(神奈川県横浜市)のNMR施設でNMRを使って日本全国の大学、研究機関など構造生物関連の多数の研究グループによって日夜タンパク質の立体構造解析が行われた。
日本における構造生物学関連のプロジェクトとしては、ターゲットタンパク研究プログラム(2007年度〜2011年度)、創薬等支援技術基盤プラットフォーム事業(PDIS、2012年度〜2016年度)、創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム(BINDS, 2017年〜2021年度, 2022年~2026年度)が実施されてきている。