新技術提升蛋白質結晶成功率

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尺寸相當，因此得以對蛋白質的結晶過程施加干預，對蛋白質的聚集態(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)蛋白質分子進行引導排列，促進蛋白質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。在蛋白質結晶篩選實驗中，使用該產(chǎn)品有助于提高蛋白質結晶篩選的成功率，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晶體結構。

此外，針對能夠結晶的蛋白質分子，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。

蛋白質晶體板介紹

研究蛋白質晶體結構的物理化學分支學科。蛋白質分子是由上百或更多的α-氨基酸作為單體縮合而成的多肽（見肽）鏈構成的。能構成蛋白質中多肽鏈的α-氨基酸總共有 20種L－氨基酸。通過它們不同的組合和排列形成氨基酸順序不同的多肽鏈，然后這些多肽鏈進一步通過交聯(lián)構成千萬種蛋白質分子。多肽鏈的氨基酸順序及其交聯(lián)的位置代表蛋白質分子的一級結構。在一級結構的基礎上，蛋白質分子中的多肽鏈按一定的方式在空間分布，形成二級和三級立體結構等。－氨基酸、 多肽鏈和二硫橋蛋白質分子是一個由α-氨基酸單體相互縮合而成的多肽分子。其中每個氨基酸縮合后殘留的部分稱為氨基酸殘基。

蛋白結晶板

形核劑的添加使蛋白質晶體異相形核,相較于均相形核其需要克服的阻力小,形核勢壘低.因而形核劑的使用對于難結晶蛋白或者起始濃度過低的蛋白質結晶具有重要意義.隨著結構生物學的發(fā)展,形核劑在蛋白質結晶中的研究仍是結晶方法學領域的熱點問題.多孔微球對蛋白質分子的吸附作用有利于無序蛋白質分子團簇的形成,進而促進蛋白質形核.添加多孔微球不但可以增加結晶條件篩選數(shù),也可以提高晶體質量.促進蛋白質分子有序排列的形核劑籽晶的使用,使晶體的形核生長過程始終處于結晶體系溶液濃度較低的狀態(tài),而交聯(lián)的籽晶因為穩(wěn)定性更高而更有應用前景.新型交互擴散結晶板中。