先進院新技術(shù)提升蛋白質(zhì)結(jié)晶成功率

100多年前，吉布斯等人提出“經(jīng)典成核理論”，結(jié)晶過程是一些分子或原子偶然聚集在一起，碰巧以結(jié)晶形式排列，然后其他分子（原子）逐個附著，形成更大的結(jié)晶相，該結(jié)論得到了學(xué)術(shù)界廣泛認可。

然而，經(jīng)典成核理論也有諸多缺點，它表明蛋白質(zhì)晶體的成核并不是沿著經(jīng)典路線而是更復(fù)雜的路線進行的，即兩步法成核理論。步是形成足夠尺寸的溶質(zhì)分子團簇，第二步是團簇重新排列形成有序結(jié)構(gòu)。目前的實驗和理論研究，證明了兩步法成核理論不僅可以應(yīng)用到生物大分子（如蛋白質(zhì)）上還用到了有機小分子上，表明這一機理或許會成為大部分溶液析晶過程的基礎(chǔ)。在液滴內(nèi)從無序到有序結(jié)構(gòu)團簇的形成，也就是第二步，決定晶體成核速率，由于這一步中分子復(fù)雜性增加，成核的時間變長，因為高度的構(gòu)象靈活性，更復(fù)雜的分子形成佳晶格結(jié)構(gòu)會更困難。傳統(tǒng)的成核劑材料，如礦物晶體、石墨烯、多孔材料如多孔硅等都曾作為成核劑用于蛋白質(zhì)結(jié)晶實驗中，這些成核劑的設(shè)計主要依賴于經(jīng)典的成核理論，無法適用于構(gòu)象靈活性強的絕大多數(shù)蛋白質(zhì)分子。針對這一難題，材料界面中心和武漢先進院團隊經(jīng)過不斷的設(shè)計和實驗驗證，終將成核劑材料設(shè)計為具有超構(gòu)表面的材料。

蛋白結(jié)晶板概念

不能模擬形狀分布,因為模型中的晶體尺寸被簡單的定義為該晶體的體積當(dāng)量直徑.本提出了一個適用于蛋白質(zhì)結(jié)晶過程的基于晶體形狀結(jié)構(gòu)的群體粒數(shù)衡算模型.在該模型中,蛋白質(zhì)晶體的形狀被定量描述為每個晶面到晶體幾何中心的距離,由此提出了基于蛋白質(zhì)晶形的多維粒度分布,即形狀分布的概念.以溶菌酶結(jié)晶過程為例,對溶菌酶晶體結(jié)晶的熱力學(xué)和動力學(xué)行為進行了分析和研究,應(yīng)用非線性回歸的方法,確定了四方系溶菌酶的結(jié)晶動力學(xué)方程參數(shù).結(jié)合本提出的基于晶體形狀結(jié)構(gòu)的群體粒數(shù)衡算模型,質(zhì)量衡算方程。

蛋白結(jié)晶板

為滿足固相時間分辨熒光分析(TRFIA)研究需要,采用固相載體改進技術(shù)研制用于檢測系統(tǒng)的聚微孔板,不僅提高TRFIA系統(tǒng)的靈敏度,而且可以把該技術(shù)應(yīng)用到其他分析技術(shù)、生物芯片技術(shù)、污水處理、發(fā)酵工藝、酶工程和親和層析,具有重要的現(xiàn)實意義。本文將聚微孔板內(nèi)表面固相功能化,研制一種在聚微孔板內(nèi)表面形成耐受強酸、強堿、的尼龍-6膜層,并在膜層表面化得到活性基團與己二酸二酰肼進行“手臂”連接,用雙功能基團活化,活化后的膜層與蛋白質(zhì)具有很高的連接性能和穩(wěn)定性。