美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家Tom Terwilliger说：“我们身体中的每个细胞和每个细菌、每个病毒中都有微小而复杂的蛋白质分子，它们合成化学物质、复制遗传物质，彼此打开和关 闭，并将化学物质运输通过细胞膜。了解所有这些分子机器如何运作，是开发新疗法用以治疗遗传性疾病、以及开发新方法来制造有用材料的关键。”
为了了解一种分子机器是如何运作的，你必须能够看到它们是如何组合在一起的，所有的部分如何组装在一起。这就是洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究所在。这些分子机器很小：一百万个分子机器并排放置，只占用小于一英寸的空间。然而，研究人员可以用X射线、晶体和计算机看到它们。研究人员产生了一种蛋白质机器的数十亿个拷贝，将它们溶于水，并培养蛋白质晶体，就像培养糖晶体那样，只是这种分子机器要大于一个糖分子。
然后，他们用一束X射线照射晶体，并测量所产生的数千个衍射X射线点的亮度。然后，研究人员使用洛斯阿拉莫斯国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)、杜克大学和剑桥大学科学家开发的强大Phenix软件，来分析衍射斑点，并产生了一个单一蛋白质机器的三维图片。这副图片可确切地告诉研究人员蛋白质机器是如何组合在一起的。
最近，洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家与LBNL和剑桥大学的同事合作，使得可视化一种分子机器变得更加容易。在12月22日《Nature Methods》发表的一篇报道中，洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家及其研究小组表明，他们可以利用以前无法进行分析的X射线衍射斑点，获得分子机器的三维图像。
一些分子机器包含一些金属原子或其他原子，这些原子衍射X射线与碳、氧、氮和氢原子(构成了蛋白质中大多数的原子)不同。Phenix软件首先发现了这些金属原子，然后利用它们的位置去寻找其他原子。然而，对于大多数的分子机器来说，金属原子必须被人为地纳入分子机器以使其都能够运作。
洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家的这一最新进展表明，这种强大的统计方法可以应用于寻找金属原子，即使它们与其他原子散射X射线非常地不同。甚至像硫这样的金属原子(是几乎所有蛋白质的自然部分)都可以被发现，并被用来产生一种蛋白质的三维图像。既然有可能看到一种蛋白质的三维图像，而无需人为地将金属原子纳入它们，那么我们应该能研究更多的分子机器。
最近在三维细节上所观察到的分子机器，包括一个“巨大”的分子机器称为Cascade，在今年夏天已经发表在《Science》杂志。Cascade机器存在于细菌中，可识别来自于感染细菌的病毒的DNA。Cascade机器是由11个蛋白质和一个RNA分子构成，看起来就像一个海马，RNA分子蜿蜒穿过海马的整个“身体”。如果细菌细胞中的一段外源DNA，与RNA分子的一部分互补，那么另一个专门的机器就可以找到并切割这段外源DNA，使细菌免于感染。
Phenix软件的开发者——洛斯阿拉莫斯国家实验室和剑桥大学科学家，属于首次可视化这种蛋白机器的一个研究小组。Phenix软件已被用来确定超过15,000种不同蛋白质机器的三维形状，这个软件已被超过5000家科学刊物引用。
