蛋白質結晶技術發(fā)展的艱難歷程

科學家們研究蛋白質結晶技術花費了很長時間。1988年諾貝爾化學獎被授予三位德國科學家，原因是三個人通力合作，在世界上解析了一種膜蛋白——菌光合反應中心的高分辨率三維結構，它拉開了膜蛋白結構生物學的序幕，在生物學界影響非常大。之后，科學家們在基因組學和蛋白質組學領域不斷取得新進展，可以作為潛在靶向的蛋白質的數量呈指數級增加，然而這些方法獲得有用晶體的成功率不足20%。

2011年，英國帝國理工學院和薩里大學的科學家們使用一種“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晶體的方法。但是這種方法在結晶條件成分復雜，包含高鹽，，寬泛的酸堿區(qū)間等條件下，容易造成MIPs對蛋白質的印記作用失效?？蒲胁粩嗌钊?，技術不斷迭代，目前，應用為廣泛的晶體制備方法當屬規(guī)模篩選，比如高通量蛋白質結晶篩選，即從成百上千個溶液條件中篩選出適合結晶的條件。據相關數據顯示，目前的高通量蛋白質結晶篩選的成功率僅為15.6%，嚴重制約了蛋白質結晶技術在結構生物學領域的應用和發(fā)展。缺乏、廣譜的蛋白晶體制備技術是目前結構生物學研究中的技術瓶頸。

近期，由深圳先進技術研究院喻學鋒研究員課題組研發(fā)的一種蛋白質結晶篩選添加劑——人工晶種混懸液打破了技術桎梏。新法的應用，能夠讓蛋白質晶體的結晶更簡便，更科學，更完整。

蛋白質結晶原理

蛋白質的X射線結構分析首先要獲得合適的單晶。蛋白質結晶學尚未發(fā)展成熟，盡管很受人親睞，特別是受航天飛機中微重力實驗 的激發(fā)。蛋白質結晶是一個反復試驗的過程，蛋白質逐漸會從溶液中析出，雜質、晶核及其他未知因素對此過程有所影響。通常，蛋白質越純，生長晶體幾率越大。蛋白質結晶學者對蛋白質的純度要求要嚴于生化學家的要求，后者往往在酶催化活性足夠高時就很滿意。另一方面，為了使蛋白質結晶，不僅要加其他成分，所有蛋白質分子的表面性質也必須是相同的，特別是表面的電荷分布，因為它影響晶體內分子的聚集。質譜是蛋白質結晶中的一種有效工具，例如檢測重組蛋白的表達、樣品純度、重原子衍生物及蛋白質結構的特性。

蛋白質晶體板結構

蛋白質晶體板晶體中的肌紅蛋白結構會不會與溶液或中的很不一樣？將溶液、和晶體中肌紅蛋白的活性、吸收光譜、α-螺旋含量加以對比，即可打消這個顧慮。另外，海豹的肌紅蛋白和鯨的肌紅蛋白晶型很不一樣，但結構都很一致，從而說明這個具有活性的三級結構的性。血紅蛋白由四條多肽鏈組成，記號為α2β2。它們各與血紅素結合，形成四個亞基。四個亞基聚集在一起的方式稱為四級結構。亞基之間殘基的順序都有些差別，但結構很相似。

蛋白結晶板

近年來,晶狀體蛋白質組學的相關研究日漸廣泛.蛋白質組學技術以其高通量,等優(yōu)勢,為晶狀體這一人體內蛋白質含量高組織的蛋白質組學研究提供了可靠的技術支撐,從而為揭示年齡相關性白的發(fā)生機制提供了新思路和新方向.本文就蛋白質組學的分離,鑒定及相關新技術在晶狀體蛋白研究中的應用進展做一系統(tǒng)綜述。

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