新技術(shù)提升蛋白質(zhì)結(jié)晶成功率

超構(gòu)材料21世紀(jì)初被提出，截至目前它仍然是非?；钴S的前沿領(lǐng)域。其中的微結(jié)構(gòu)，大小尺度與它作用的蛋白質(zhì)尺寸相當(dāng)，因此得以對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)晶過程施加干預(yù)，對(duì)蛋白質(zhì)的聚集態(tài)形成起到促進(jìn)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(jié)構(gòu)的晶格對(duì)聚集態(tài)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行引導(dǎo)排列，促進(jìn)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(shí)驗(yàn)和理論證明了超構(gòu)材料在蛋白質(zhì)結(jié)晶方面的巨大潛力，但要充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)則必須兼容當(dāng)前蛋白質(zhì)結(jié)晶通過的高通量篩選系統(tǒng)。目前國(guó)際上普遍采用液體處理機(jī)器人來進(jìn)行高通量結(jié)晶篩選，篩選一個(gè)結(jié)晶條件的蛋白樣品消耗體積為納升級(jí)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(shí)，又不對(duì)結(jié)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(duì)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(jié)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(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)復(fù)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(jié)晶篩選實(shí)驗(yàn)中，使用該產(chǎn)品有助于提高蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選的成功率，包括改善晶體的分辨率和篩選新的結(jié)晶條件，使不結(jié)晶或難結(jié)晶的蛋白質(zhì)成功結(jié)晶，展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，使用該成核劑已經(jīng)成功結(jié)晶和解析十多個(gè)蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)。

此外，針對(duì)能夠結(jié)晶的蛋白質(zhì)分子，成核劑混懸液在篩選新的結(jié)晶條件，提升結(jié)晶的分辨率方面同樣有效。目前，先進(jìn)院已經(jīng)與國(guó)內(nèi)超過18個(gè)實(shí)驗(yàn)室開展了合作，助力我國(guó)的生命科學(xué)和生物研究。

蛋白質(zhì)晶體板是什么

蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)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(jié)構(gòu)。在晶體中各蛋白質(zhì)分子以有序的晶胞形式重復(fù)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(cè)和分析技術(shù)、結(jié)晶自動(dòng)化等技術(shù)的飛躍進(jìn)步，已獲得的蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)從“蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)”中僅有的7個(gè)增加到。為結(jié)構(gòu)生物學(xué)的主要研究對(duì)象，對(duì)了解生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的各種生物學(xué)功能、外界各種因子對(duì)細(xì)胞的作用、分子設(shè)計(jì)等方面提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

蛋白結(jié)晶板

蛋白質(zhì)分子的三維結(jié)構(gòu)是生命科學(xué)研究中極為重要的信息,X射線單晶衍射技術(shù)是目前獲得結(jié)構(gòu)信息的手段,但如何篩選到個(gè)蛋白晶體是該技術(shù)必需的步,也是制約結(jié)構(gòu)生物學(xué)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(jié)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(jié)晶篩選效率方向取得的成就。