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。

蛋白質(zhì)晶體板介紹使用

通過紅外光譜,掃描電鏡,X射線衍射對產(chǎn)物的晶型,形貌及物相進行了詳細表征,初步探討了文石晶體形成機理及生長機理。本文研究的主要內(nèi)容及所獲得的結(jié)論如下:1.常溫常壓下,以竹蟶韌帶纖維狀蛋白質(zhì)為基底,采用氣體擴散法可以在較大的條件范圍內(nèi)合成出純文石晶體:即稀硫酸濃度0.1mol-L-1,NH4HCO3粉末19.0g,CaCl2濃度0.9-9.0mmol·L-1,溶液高度10-30mm,反應(yīng)溫度20-30℃,結(jié)晶時間3-12小時。而空白對照(以玻璃蓋玻片為基底)制備出的晶體主要為菱形方解石,還有少量文石和球文石。

蛋白質(zhì)晶體板

因而形核劑的使用對于難結(jié)晶蛋白或者起始濃度過低的蛋白質(zhì)結(jié)晶具有重要意義.隨著結(jié)構(gòu)生物學(xué)的發(fā)展,形核劑在蛋白質(zhì)結(jié)晶中的研究仍是結(jié)晶方法學(xué)領(lǐng)域的熱點問題.多孔微球?qū)Φ鞍踪|(zhì)分子的吸附作用有利于無序蛋白質(zhì)分子團簇的形成,進而促進蛋白質(zhì)形核.添加多孔微球不但可以增加結(jié)晶條件篩選數(shù)。

綜述了雜質(zhì)對蛋白質(zhì)晶體生長影響研究領(lǐng)域的進展情況, 對可能的雜質(zhì)來源以及雜質(zhì)對結(jié)晶過程的影響進行了介紹,重點介紹了和結(jié)晶蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)相似的雜質(zhì)分子的影響, 包括晶體成核、生長形態(tài)、表面形貌、生長動力學(xué)、質(zhì)量等,以及雜質(zhì)在晶體中的重新分配。

蛋白結(jié)晶板

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.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。

溫度控制作為調(diào)控蛋白質(zhì)結(jié)晶過程的手段,在結(jié)晶實驗中被廣泛采用.熱歷史 效應(yīng)作為蛋白質(zhì)結(jié)晶實驗中新的影響因素,已被越來越多的科學(xué)家所重視.控制溫度可以改變蛋白質(zhì)的溶解度,進一步改變?nèi)芤旱倪^飽和度,從而影響結(jié)晶過程.我 們簡要總結(jié)了溫度對蛋白質(zhì)結(jié)晶的影響及應(yīng)用溫度技術(shù)控制蛋白質(zhì)晶體生長的各種技術(shù),為蛋白質(zhì)結(jié)晶工作提供理論和實驗依據(jù).。