蛋白質(zhì)結(jié)晶技術(shù)發(fā)展的艱難歷程

科學(xué)家們研究蛋白質(zhì)結(jié)晶技術(shù)花費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間。1988年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)被授予三位德國(guó)科學(xué)家，原因是三個(gè)人通力合作，在世界上解析了一種膜蛋白——菌光合反應(yīng)中心的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，它拉開(kāi)了膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)的序幕，在生物學(xué)界影響非常大。之后，科學(xué)家們?cè)诨蚪M學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域不斷取得新進(jìn)展，可以作為潛在靶向的蛋白質(zhì)的數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增加，然而這些方法獲得有用晶體的成功率不足20%。

2011年，英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院和薩里大學(xué)的科學(xué)家們使用一種“分子印跡聚合物（MIPs）”的材料，研發(fā)出了一種更有效的制造蛋白質(zhì)晶體的方法。但是這種方法在結(jié)晶條件成分復(fù)雜，包含高鹽，，寬泛的酸堿區(qū)間等條件下，容易造成MIPs對(duì)蛋白質(zhì)的印記作用失效?？蒲胁粩嗌钊耄夹g(shù)不斷迭代，目前，應(yīng)用為廣泛的晶體制備方法當(dāng)屬規(guī)模篩選，比如高通量蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選，即從成百上千個(gè)溶液條件中篩選出適合結(jié)晶的條件。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前的高通量蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選的成功率僅為15.6%，嚴(yán)重制約了蛋白質(zhì)結(jié)晶技術(shù)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。缺乏、廣譜的蛋白晶體制備技術(shù)是目前結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中的技術(shù)瓶頸。

近期，由深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒研究員課題組研發(fā)的一種蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選添加劑——人工晶種混懸液打破了技術(shù)桎梏。新法的應(yīng)用，能夠讓蛋白質(zhì)晶體的結(jié)晶更簡(jiǎn)便，更科學(xué)，更完整。

蛋白結(jié)晶自動(dòng)化

1.能夠進(jìn)行多種不同方法的加樣：氣相擴(kuò)散法（包括坐滴法和懸滴法）； 2.坐滴懸滴蛋白以及篩選液的加樣針頭為八通道，針頭必須可自動(dòng)清洗重復(fù)使用，也必須可自動(dòng)更換； 3.儀器具有全自動(dòng)濕度控制功能，儀器內(nèi)部帶有濕度感應(yīng)器，實(shí)時(shí)控制濕度，并且軟件界面實(shí)時(shí)顯示濕度數(shù)據(jù)，有效控制樣本液體揮發(fā)，提高實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性；（gryphon沒(méi)這個(gè)功能） 4.至少有三個(gè)微孔板位和一個(gè)深孔板位；后期能擴(kuò)展升級(jí)，增加樣本池液整板分配功能，可自動(dòng)從深孔板分配到微孔板。 5.八通道加樣頭須具備獨(dú)立傳感器，確保點(diǎn)樣，并有效防止漏點(diǎn)和誤操作，更好地適應(yīng)板面高低不平產(chǎn)生的誤差； 6. 大和小加樣容量：坐滴盤(pán)和懸滴盤(pán)：60nL – 1200nL； 7.加樣時(shí)間：96孔標(biāo)準(zhǔn)盤(pán)（坐滴盤(pán)和懸滴盤(pán)）：≤5分； 8.兼容市面上所有的96孔標(biāo)準(zhǔn)盤(pán)（坐滴盤(pán)和懸滴盤(pán)）； 9.加樣精度：無(wú)論液體種類(lèi)和粘度100nl時(shí)CV＝５%； 10.加樣模式：可以一次吸取多次加樣； 11.機(jī)械定位精度：Z方向=50um； X, Y方向200um； 12.加樣區(qū)域完全封閉，無(wú)外界干擾。

蛋白結(jié)晶板研究實(shí)驗(yàn)

相對(duì)于傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)結(jié)晶中實(shí)驗(yàn)研究以及模擬研究所針對(duì)的單晶體尺度,本主要在過(guò)程尺度上對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)晶過(guò)程中晶體群體的生長(zhǎng)行為進(jìn)行了系統(tǒng)的模型化和實(shí)驗(yàn)研究. 蛋白質(zhì)晶體的形狀以及產(chǎn)品的粒度分布是衡量結(jié)晶產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo),但是目前對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)晶的群體粒數(shù)衡算模型的研究還非常少,而且只能模擬粒度分布。