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?，技術(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)晶板過(guò)程

概括了蛋白質(zhì)結(jié)晶的基本過(guò)程,闡述了蛋白質(zhì)結(jié)晶的早期發(fā)展歷程,重點(diǎn)介紹了蛋白質(zhì)結(jié)晶的近期研究狀況,主要包括:形核機(jī)理的研究,結(jié)晶條件的篩選和結(jié)晶技術(shù)的優(yōu)化以及基于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù).特別是對(duì)離子液體在蛋白質(zhì)結(jié)晶過(guò)程中的應(yīng)用及發(fā)展前景進(jìn)行了討論，

論述了國(guó)內(nèi)外生物大分子(蛋白質(zhì),酶等)沉淀結(jié)晶的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展,著重從結(jié)晶熱力學(xué),粒子聚集,結(jié)晶的成核與晶體生長(zhǎng),以及場(chǎng)的作用等方面闡述了蛋白質(zhì)沉淀結(jié)晶過(guò)程的特定現(xiàn)象與可能的結(jié)晶機(jī)理,對(duì)蛋白質(zhì)的沉淀結(jié)晶過(guò)程作了的描述,并提出未來(lái)研究方向,為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析,新藥設(shè)計(jì),生化研究以及工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的基礎(chǔ)。

蛋白質(zhì)晶體板

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型的蛋白質(zhì)結(jié)晶板,包括頂部結(jié)晶板和下端結(jié)晶板,所述頂部結(jié)晶板安裝固定在下端結(jié)晶板的上端位置上,所述頂部結(jié)晶板的上端中間設(shè)置有陣列凹槽,通過(guò)結(jié)晶板外殼,內(nèi)部?jī)?chǔ)槽和滴液凹槽所組成的三孔結(jié)晶板可以很好的滿足特定的使用需要,三孔結(jié)晶板的結(jié)晶板外殼連接在頂部結(jié)晶板上,從而可以很好的固定連接住。

獲取蛋白質(zhì)晶體是蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)解析,藥品生產(chǎn),自組裝納米體系構(gòu)建等過(guò)程中重要的步驟.例如,利用X射線衍射技術(shù)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)解析時(shí),首先需要通過(guò)結(jié)晶條件篩選,獲得質(zhì)量較高的蛋白質(zhì)晶體。