新技術提升蛋白質(zhì)結晶成功率

超構材料21世紀初被提出，截至目前它仍然是非?；钴S的前沿領域。其中的微結構，大小尺度與它作用的蛋白質(zhì)尺寸相當，因此得以對蛋白質(zhì)的結晶過程施加干預，對蛋白質(zhì)的聚集態(tài)形成起到促進作用，從而降低了兩步成核中的步能壘。其次，通過材料本體結構的晶格對聚集態(tài)蛋白質(zhì)分子進行引導排列，促進蛋白質(zhì)分子的有序排列和晶核形成，從而降低了兩步成核中的第二步能壘。

盡管通過實驗和理論證明了超構材料在蛋白質(zhì)結晶方面的巨大潛力，但要充分發(fā)揮其優(yōu)勢則必須兼容當前蛋白質(zhì)結晶通過的高通量篩選系統(tǒng)。目前國際上普遍采用液體處理機器人來進行高通量結晶篩選，篩選一個結晶條件的蛋白樣品消耗體積為納升級別。因此，如何快速，穩(wěn)定地將成核劑添加到高通量系統(tǒng)的同時，又不對結晶系統(tǒng)造成大的影響成為急需解決的問題。

隨后通過優(yōu)化生產(chǎn)和制備工藝，考察了各生產(chǎn)因素對成核劑尺寸和穩(wěn)定性的影響，確定了適合高通量蛋白質(zhì)結晶篩選的成核劑混懸劑的制備工藝流程。這是一種含有具有表面超結構的有機無機復合材料，其尺寸分布在幾百納米到幾微米之間。該產(chǎn)品的組成為材料顆粒與水溶液的混懸液。在蛋白質(zhì)結晶篩選實驗中，使用該產(chǎn)品有助于提高蛋白質(zhì)結晶篩選的成功率，包括改善晶體的分辨率和篩選新的結晶條件，使不結晶或難結晶的蛋白質(zhì)成功結晶，展現(xiàn)了巨大的應用潛力，使用該成核劑已經(jīng)成功結晶和解析十多個蛋白質(zhì)晶體結構。

此外，針對能夠結晶的蛋白質(zhì)分子，成核劑混懸液在篩選新的結晶條件，提升結晶的分辨率方面同樣有效。目前，先進院已經(jīng)與國內(nèi)超過18個實驗室開展了合作，助力我國的生命科學和生物研究。

蛋白質(zhì)晶體板是什么

蛋白質(zhì)晶體結構，對蛋白質(zhì)晶體用X射線衍射法解出蛋白質(zhì)分子中各原子排列的三維結構。在晶體中各蛋白質(zhì)分子以有序的晶胞形式重復排列，其形成受蛋白質(zhì)的純度和濃度、pH值、溫度、沉淀劑等影響。由于遺傳工程、同步輻射裝置、探測和分析技術、結晶自動化等技術的飛躍進步，已獲得的蛋白質(zhì)晶體結構從“蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫”中僅有的7個增加到。為結構生物學的主要研究對象，對了解生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的各種生物學功能、外界各種因子對細胞的作用、分子設計等方面提供結構基礎。

蛋白結晶板

蛋白質(zhì)分子的三維結構是生命科學研究中極為重要的信息,X射線單晶衍射技術是目前獲得結構信息的手段,但如何篩選到個蛋白晶體是該技術必需的步,也是制約結構生物學發(fā)展的主要瓶頸問題之一.現(xiàn)在一般通過規(guī)模篩選的方法從眾多的溶液中篩選出可結晶的條件,但是工作量較大,效率也不高.回顧了近年來在提高結晶篩選效率方向取得的成就。