蛋白质结晶方法探究
蛋白质结晶和晶体学研究方法及其在抗体药物研发中的应用

蛋白质结晶和晶体学研究方法及其在抗体药物研发中的应用蛋白质结晶及晶体学研究方法是现代生物科技研究领域中不可或缺的研究方法之一。
由于蛋白质的体积和结构较大,难以直接观察和研究,于是人们就提出了结晶的方法来解决这一难题。
在人们持续的努力下,结晶及晶体学研究方法不断地得到改进和创新,并在生物药物研发中被广泛应用,取得了显著的研究成果。
一、蛋白质结晶的方法蛋白质结晶是将分子间的生物分布在一个适当的环境中,使它们形成固态晶体的一种方法。
蛋白质结晶的方法有几种,如扫描无水乙醇法、坩埚法、插板法和烧结法等。
1、扫描无水乙醇法扫描无水乙醇法是将无水乙醇涂在玻璃板上,然后将蛋白液滴于板上,接着慢慢地吸干水分,待结晶出现时,将其滴入冰冷的硫酸铵或硫酸钾中。
这种方法适用于弱溶剂条件下晶体生长和微重力条件下的生长。
2、坩埚法坩埚法是将蛋白液通过坩埚滴入一种宿主结晶材料中,如PEG、铵盐等。
这种方法适用于大多数蛋白质和其它材料。
3、插板法插板法是用金属或塑料板制成的插板,在其间滴上蛋白溶液,等待结晶出现,然后将其转移到盘中。
这种方法适用于间接毒性的还原剂和其它有毒物质。
4、烧结法烧结法是将蛋白溶液和烧结剂混合后烘干,然后在其中加入所需的溶液来促进结晶的出现。
这种方法适用于微量和低批量生产。
二、晶体学研究方法晶体学研究方法是指对蛋白质晶体进行分析研究的方法,可以是X射线晶体学,也可以是NMR等。
1、X射线晶体学X射线晶体学是晶体学研究中最核心的方法之一。
其通过测量晶体中光的散射来研究晶体的分子结构和空间排列。
X射线晶体学可用于研究分子的结构、功能和生物反应机理。
通过X射线晶体学技术,人们已经得到了多种蛋白质晶体的结构信息,例如转化生长因子、胞嘧啶、Rhodopsin等。
2、NMRNMR是核磁共振的缩写,它是一种利用核磁共振来测定物质中核子的位置、局部周围环境、质量和化学位移的技术。
NMR技术在蛋白质结构研究中常被用于研究蛋白质的溶液结构。
蛋白质结晶和晶体学研究

蛋白质结晶和晶体学研究蛋白质是生物体内重要的基本组成部分,除了参与结构和功能方面的作用,还能为人类提供充足的营养和药物治疗方案。
但是蛋白质的分子结构非常复杂,且每个蛋白质的结构都不同,这导致蛋白质结晶和晶体学研究一直是生物领域中一个重要的课题。
蛋白质结晶研究的目的是了解蛋白质的分子结构和物理特性,从而进一步研究其在生物内的功能和作用。
在蛋白质结晶研究中,晶体学是非常重要的技术,它是通过对蛋白质晶体进行X射线衍射分析,得到蛋白质的分子结构,具体的方法分为:酶切法和高通量筛选法。
酶切法是通过使用特定的酶将蛋白质分子切成小片,然后通过分别对这些小片进行结晶的方法,最终得到完整的蛋白质分子结构。
这种方法需要花费大量的时间和资源,并且仍然存在一些无法解决的问题,如获得高质量的结晶以及分子结构中的氧原子位置问题等。
高通量筛选法则是通过大量的实验和计算,使用分析仪器对不同组合的蛋白质进行相互作用研究,来获得更加准确的结晶条件和分子结构的研究结果。
这种方法通常能够快速识别出候选的蛋白质结晶条件,并帮助研究人员确定最佳的结晶条件。
但是这个方法的缺点则是需要消耗大量的时间,以及高昂的实验成本。
蛋白质结晶和晶体学研究的主要困难在于蛋白质分子结构复杂、结晶条件难以准确控制等因素。
为了解决这些困难,晶体学领域引入了一些新的技术和工具。
其中,X射线对蛋白质晶体的检测和成像是非常重要的手段之一。
X射线衍射是通过对蛋白质晶体进行X射线照射,同时测量射线的散射波长和方向,从而获得蛋白质的分子结构信息。
X射线通过蛋白质分子进行衍射,形成复杂的交叉则图案,这些图案包含了蛋白质分子的所有信息,通过对这些信息进行处理和解析,我们就能够获得蛋白质分子的三维结构。
除了X射线衍射技术外,还有一些新兴的晶体学技术如电子显微技术和核磁共振技术等,同时也有许多基于生物大数据的分析方法。
可以通过这些技术和方法来更加深入地研究蛋白质的结构和性质,并为蛋白质药物开发和治疗方案优化提供支持。
蛋白质结晶的理论和实验研究

蛋白质结晶的理论和实验研究一、概述蛋白质结晶在生物学、物理学、化学及药学等领域具有极其重要的应用价值。
该过程的理论研究主要包括蛋白质分子的相互作用力学、蛋白质晶核形成原理和蛋白质晶体生长动力学等,而实验研究则涉及蛋白质样品制备、晶体结构分析和机械机制分析等多个方面。
本文将重点从理论和实验两个方面对蛋白质结晶进行详细讲解。
二、理论研究2.1 蛋白质分子的相互作用力学蛋白质结晶的第一步是分子间的相互作用。
根据近年来的研究,蛋白质分子间相互作用的主要力学机制包括氢键、离子键、范德华力、疏水相互作用和氢键内部相互作用等。
随着计算机技术的不断发展,科学家们越来越能够准确地描述蛋白质分子间的相互作用。
但是,在实际结晶过程中,上述相互作用的具体权重因素却往往会因样品性质的不同而有所变化。
2.2 蛋白质晶核形成原理蛋白质晶核的形成与蛋白质分子相互作用的性质密不可分。
根据LOS Theory,蛋白质晶核的形成主要涉及蛋白质分子在一定条件下自聚合,形成三维晶核。
具体来说,晶核形成需满足三个条件:蛋白质的分子浓度要较高;蛋白质分子需要在单位时间内有足够的相互接触机会;蛋白质分子相互作用的能量需要超过一定的阈值。
当这三个条件满足时,蛋白质晶核形成,进而导致晶体生长。
2.3 蛋白质晶体生长动力学蛋白质晶体生长是指晶核保存并不断生长的过程。
晶体生长与蛋白质溶解度、超饱和度、温度、pH值等因素有关。
晶体生长机制包括扩散控制、表面活性因素调节和晶体生长区热力学控制等机制。
其中,表面活性因素调节机制是一种常见的晶体生长机制,它主要通过添加分子量较小的表面活性剂来稳定晶面,改变溶液pH值、温度等因素来促进晶体生长。
三、实验研究3.1 蛋白质样品制备蛋白质样品制备是蛋白质结晶研究中的关键步骤之一。
常用的制备方法包括蒸发结晶、溶剂热力学结晶和冷冻结晶等方法。
其中,蒸发结晶是最常用的制备方法,该方法适用于水溶性蛋白质。
溶剂热力学结晶适用于溶解度低的蛋白质,该方法可利用反溶剂将蛋白质移动到高分子量溶液中,使蛋白质晶核形成并生长。
蛋白质结晶的研究进展

蛋白质结晶的研究进展蛋白质结晶是生物化学领域研究的一个热点问题。
在现代医学上,蛋白质分子已经成为重要的疾病治疗策略之一。
当蛋白质分子作为一种疗法应用于医学领域时,蛋白质的构象、折叠、组装状态等因素都将直接影响到其效用。
因此,科学家们致力于对蛋白质分子的结构与功能关系进行研究。
在之前的研究中,人们普遍采用X射线衍射法分析蛋白质分子的结构。
但是,对于一些特殊的蛋白质分子,如具有大分子量、复杂的结构、不稳定性、高度敏感和易降解性等特征的蛋白质分子,则很难通过X射线衍射法得到其结构信息。
因此,科学家们开始探索蛋白质分子的其他结晶方法。
事实上,除了X射线衍射法,目前已经发展出多种结晶方法,如电镜法、溶液核磁共振法、小角散射法等等。
这些方法的出现不仅为研究复杂蛋白质分子的结构提供了契机,也为人们设计新的药物分子提供了帮助。
在上述方法中,电镜法又是一种非常有前途的结晶方法。
它的优点在于可以直接观察到蛋白质分子的结构,无须像X射线衍射法那样,需要先用结晶体制得到蛋白质分子的结构才能进行解析。
电镜法的基本原理是利用电子显微镜来观察镜下的蛋白质分子,并通过配合计算机处理来获得蛋白质的结构信息。
除此之外,溶液核磁共振法也是一种非常有潜力的结晶方法。
它通过分析蛋白质分子在微妙环境下的核磁共振谱,可以获得蛋白质分子的结构信息。
近年来,蛋白质分子结晶的研究也得到了飞速发展。
科学家们利用先进的结晶设备和新材料,越来越频繁地进行蛋白质分子结晶的研究,并取得了很多重要的进展。
例如,在2017年的一项研究中,科学家们成功地研究了人核糖体的结构。
这项研究揭示了人类细胞中核糖体生物学功能和结构的基本原理,为研究细胞代谢、细胞分裂和基因表达等领域提供了新的基础。
然而,尽管科学家们已经取得了一些突破性进展,但是,蛋白质分子的结晶研究仍然存在着很多困难和挑战。
随着科学技术的飞速发展,相信人们在不久的将来一定能够更好地解决这些挑战,并开创新的蛋白质结晶研究领域。
蛋白质结晶的研究

蛋白质结晶的研究蛋白质结晶,是指将蛋白质从水溶液中过渡到晶体状态的一种过程。
蛋白质结晶广泛应用于各领域的研究工作中,如新药开发、生物制剂生产等。
因此,对于蛋白质结晶的研究,一直是科学家关注的重点。
本文将从蛋白质结晶的形成机理、影响因素以及研究进展等方面进行阐述。
一、蛋白质结晶的形成机理蛋白质结晶的形成并不是一个简单的过程,它涉及到复杂的力学和物理化学作用。
蛋白质分子在水溶液中处于热运动状态,与其相互作用的溶剂分子和离子不断变化,这种过程被称为蛋白质的“溶剂动力学效应”。
在这个过程中,蛋白质分子的构象和电荷状态发生了变化。
同时,蛋白质分子与溶剂分子和离子之间的相互作用力也很重要。
晶体中的蛋白质分子通常由多个水合离子和氢键等强相互作用力维持,这种作用力被称为“结晶能”。
蛋白质结晶的形成取决于蛋白质和离子的浓度、温度、PH值、溶剂的种类和质量等多种因素。
二、影响蛋白质结晶的因素1. 蛋白质的性质蛋白质的分子量、构型、电荷状态等性质都将影响结晶的形成。
例如,分子量较小的蛋白质更容易形成结晶,构型更紧密的蛋白质也有助于结晶的形成。
2. 溶液的成分溶液的成分包括纯净度、pH值、离子力度等多种因素。
将蛋白质分子溶于纯净的水中是困难的,因为水中的离子会干扰蛋白质结晶的形成。
因此,许多研究人员使用缓冲溶液来优化水中蛋白质的稳定性,并且这些缓冲溶液也会影响蛋白质结晶的形成。
3. Temprature温度是影响蛋白质结晶形成的一个重要因素。
过高或者过低的温度可能会导致蛋白质分解或失活,影响其结晶的形成。
三、蛋白质结晶研究的进展蛋白质结晶的开发已成为许多重要科学和医学问题的解决方案。
其中,X射线结晶学是目前蛋白质结晶研究中最常用的技术。
研究人员使用3D X射线晶体成像技术来确定蛋白质的空间构域,并深入研究蛋白质的结构和功能。
近年来,一些新技术也正在研究中应用,例如冷冻电子显微镜(Cryo-EM)、筛选剂中的微流控技术、脉冲强场技术等,这些技术有望加速蛋白质结晶研究的进展。
蛋白质结晶的方法与技巧

蛋白质结晶的方法与技巧为了研究蛋白质的结构与功能,科学家们需要将其结晶。
然而,蛋白质结晶并不是一件简单的任务。
科学家们必须经过反复尝试和不断摸索才能最终得到理想的蛋白质晶体。
本文将探讨蛋白质结晶的方法与技巧,希望能为蛋白质晶体的制备提供帮助。
1. 选择合适的蛋白质蛋白质的结晶最重要的依据就是蛋白质的性质,尤其是它的稳定性。
蛋白质分子越稳定,结晶就会越容易,而不稳定的蛋白质则容易出现聚集、凝胶化等问题,导致结晶失败。
因此,科学家们需要选择稳定的蛋白质,在这个选择过程中,要注意以下因素:- 纯度:纯度越高,结晶成功的几率就会越大。
- 分子量:分子量较小的蛋白质结晶更容易,分子量过大的蛋白质可能会出现聚集问题。
- pH值:蛋白质在特定的pH值下更容易结晶,所以需要在试验中通常在不同的pH值下尝试结晶。
- 溶解度:溶解度应该合适,过高或者过低都会影响结晶。
2. 优化溶液条件在蛋白质结晶的过程中,溶液是关键因素之一。
科学家们需要做出合适的溶液,包括盐度、缓冲液等。
在制备溶液的过程中,需要考虑以下问题:- pH值:根据蛋白质的特性,选择合适的pH值,可以在不同pH值下尝试调节蛋白质的溶液。
- 盐度:可以逐步提高盐度来避免蛋白质复性,同时也可以增加晶体生长的速度。
- 缓冲液:选择合适的缓冲液可以帮助维持溶液的pH值,也可以防止氧化和分解。
3. 优化晶体生长条件蛋白质晶体的生长是一个极微妙的过程,需要合适的温度和时间来保证晶体的生长。
在晶体生长前,科学家们需要将蛋白质转移到另一个溶液中。
以下是一些优化晶体生长条件的建议:- 优化溶液条件:根据晶体生长过程中的变化来调节缓冲液、盐度等溶液条件。
- 温度:不同的蛋白质需要在不同的温度下进行结晶。
通常,45摄氏度以下的温度是比较适合晶体生长的。
- 时间:合适的时间周期可以保证晶体生长的大小和成熟度。
通常时间越长,晶体越大,但需要避免晶体生长太久而失效。
4. 辅助方法除了上述的方法与技巧之外,还有一些辅助的方法可以帮助科学家们制备合适的蛋白质晶体。
蛋白质结晶技术的最新研究进展

蛋白质结晶技术的最新研究进展近年来,蛋白质结晶技术的研究受到了广泛关注。
蛋白质是生命的基本组成单元之一,因此,研究蛋白质结晶技术对于解码生命奥秘、治疗各种疾病具有重要的意义。
本文将介绍一些最新的研究进展,包括结晶浓度、结晶速率、结晶体积和结晶方法等方面。
结晶浓度蛋白质结晶的一个难点在于如何选择适当的结晶条件。
其中浓度是一个非常关键的因素。
在较低的浓度下,蛋白质分子之间的相互作用较小,因此很难形成结晶体。
但是,如果浓度太高,蛋白质分子之间的相互作用过于强烈,也会阻碍结晶的形成。
最新的研究表明,考虑到蛋白质在体内的浓度是非常低的,因此将蛋白质稀释至与体内相同的浓度会更加有利于蛋白质结晶。
结晶速率除了浓度因素外,结晶速率也是影响蛋白质结晶的一个关键因素。
目前的研究表明,影响结晶速率的主要因素是结晶时的温度和搅拌速率。
较低的温度和搅拌速率有利于形成较小且较均匀的结晶体。
最近的一项研究表明,使用脉冲磁场可以显著提高蛋白质结晶速率,这可能是因为磁场可以增加分子之间的相互作用力。
结晶体积蛋白质结晶体积对结晶亲和力的影响也是一个比较新的研究方向。
研究表明,较小的结晶体积可以提高结晶品质,但是也有一定的限制,因为较小的结晶体积容易出现裂缝。
最近的一项研究发现,在某些情况下,将蛋白质分子注射到微型泡沫膜中可以形成较小且更加均匀的结晶体积,这有望成为一种新的结晶方法。
结晶方法除了上述因素外,结晶方法也是影响蛋白质结晶的一个重要因素。
传统的结晶方法包括蒸发结晶、扩散结晶和冷冻结晶等。
这些方法存在一些缺点,比如难以控制结晶速率、结晶体积和结晶质量等。
因此,目前有许多新的结晶方法被提出,包括:二元结晶、高温气氛结晶、微流控结晶等。
总结综上所述,蛋白质结晶技术的研究已经取得了许多进展,但是仍然存在很多难题。
未来的研究方向包括探索新的结晶方法,重点解决蛋白质结晶中的温度、浓度、速率、体积等各种问题,并进一步提高蛋白质结晶的品质和效率,使得蛋白质结晶技术更加成熟和实用化。
蛋白质结晶和结晶生长的机制研究

蛋白质结晶和结晶生长的机制研究蛋白质是细胞中的主要功能分子之一,参与了多种生命活动过程。
而蛋白质的结晶和结晶生长机制研究是生物学、生物化学和晶体学等学科交叉的一个重要研究领域。
一、蛋白质结晶的原理蛋白质的结晶是指将液态蛋白质转化为固态晶体的过程。
蛋白质结晶是在一定的条件下,由蛋白分子之间的相互作用引起的一种自组织和自排列现象。
蛋白质结晶的原理包括两个方面:物理和生化学原理。
物理原理是指由于蛋白质分子之间的严格空间排列和相互作用而形成的规则性和有序性。
生化学原理是指蛋白质分子内部结构和组成导致蛋白质半胱氨酸等结构在晶体中的排列方式具有规律性。
二、蛋白质结晶生长的机制蛋白质结晶生长是指以固态晶体为核心,将溶液中的蛋白质结晶生长为晶体的过程。
蛋白质结晶生长机制主要包括:核心形成、结晶核的生长、晶体的成长和晶体的熟化等多个过程。
其中,核心形成是晶体生长的第一步,也是控制晶体生长速度的关键因素。
近年来,有关蛋白质结晶生长机制研究的工作越来越多。
其中有关蛋白质溶液中杂质对结晶生长的影响、蛋白质晶体生长和后晶核效应、蛋白质晶体长轴方向变化机制等方面都取得了一定的进展。
三、蛋白质结晶和结晶生长的应用蛋白质结晶技术是研究细胞和生物分子结构和功能的重要手段。
蛋白质结晶可以用于X射线晶体学、质谱学、核磁共振、电子显微镜等多个领域的研究。
例如,通过蛋白质结晶技术,科研人员可以探究生物分子的空间结构和功能,从而研究其生物学过程,特别是生物大分子的活性部位及其与配体、抑制剂等反应机制。
同时,蛋白质结晶技术也被应用于药物研发、疾病诊断和治疗等方面。
总之,蛋白质结晶和结晶生长的机制研究对于探寻蛋白质在生命活动中的作用和机制有着重要的意义。
同时,其在生物学、生物化学和晶体学等学科领域的应用也为科学家们掌握生物分子的结构和功能提供了强有力的工具。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
蛋白质结晶方法探究
发表时间:2018-08-20T14:56:45.123Z 来源:《医药界》2018年1月下作者:高铨,解婧妍
[导读] 有机大分子蛋白质是生命物质基础,其基本组成单位是氨基酸,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。
它与生命以及各种生命活动紧密联系,几乎参与了全部生理过程。
蛋白质还是大多数食品的主要成分,是一类重要的产能营养素。
(西北工业大学陕西西安 710072)
本文相关工作受到国家级大学生创新创业训练计划(新型CDM结晶板悬滴法对蛋白质结晶影响,资助号#201710699109)支持。
【摘要】有机大分子蛋白质是生命物质基础,其基本组成单位是氨基酸,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。
它与生命以及各种生命活动紧密联系,几乎参与了全部生理过程。
蛋白质还是大多数食品的主要成分,是一类重要的产能营养素。
蛋白质的复杂结构决定了其功能的复杂性,鉴于此,要研究蛋白质的具体功能及其应用的前提是解析出高分辨率的三维结构。
【关键词】蛋白质结晶 X射线衍射晶体质量
引言
目前,测定蛋白质空间结构的有效方法主要有X射线衍射技术、核磁共振技术及电镜技术。
电镜法研究不染色的蛋白质分子结构明显的困难是样品对电子损伤的高敏感性和样品在真空中三维结构的改变。
核磁共振技术解析蛋白质的结构虽不需结晶,可研究动力学,但因分子量的限制,且需要标记。
因此,解析蛋白质的结构最有力的方法首推X射线衍射技术,它能精确确定生物大分子中各原子坐标,确定共价键键长、键角。
据PDB数据库的统计,超过88%的蛋白质是由X射线衍射技术得到的,所以充分利用这项技术对于开展后续研究十分重要。
X射线衍射技术解析蛋白质结构需获得蛋白质晶体,而这种晶体不是普通的晶体,它必须具有足够大小和质量才能保证数据收集的准确性。
因此,得到符合要求的晶体成为了整个衍射过程的关键,是最终决定结构解析成功与否的因素。
获得可以用于X射线衍射的高质量蛋白质晶体也成为晶体学领域追求的目标。
蛋白质结晶过程是蛋白质分子在溶液中析出的过程。
蛋白质分子首先在其过饱和溶液中形成晶核,之后由于溶液中蛋白质浓度降低,蛋白质结晶生长趋于平稳,具体表现是蛋白质不再形核,晶体逐渐长大。
这个过程中要想获得高质量的蛋白质晶体一般需要考虑一些问题,如如何获得高纯度的蛋白质溶液,选择什么结晶方法能获得质量好的晶体。
本文基于此,对现有结晶方法进行总结,并介绍一些在蛋白质结晶领域的新技术。
1 传统结晶方法
A. 批量结晶法
该方法是最古老也是最简单的方法,蛋白溶液和结晶试剂开始就在确定的浓度下混合,其中蛋白质溶液一定是处于过饱和状态[1]。
混合溶液一般处于密封的体系下,溶液各种参数都不变化,形成的晶体也不溶解。
这种方法也有一个比较明显的缺点,由于这种方法需要大量且纯净的蛋白质晶体,但多数纯化得的蛋白质最终量都是非常少,所以,该方法未被大量使用,取代的是微量批量结晶法[2],该方法只需非常少量的结晶液,结晶液滴混合后被分配到低密度的石蜡油和硅胶的混合物中。
因液滴的密度要大,故整个过程都在石蜡油中进行,在这种混合物中的结晶效果等同于蒸汽扩散结晶,同时又可以防止溶剂挥发、空气污染和外界晃动,方便装置的移动,但溶液包含小分子有机物的实验不能用此方法,因为他们会溶解入油滴中。
B. 气相扩散法
气相扩散法主要是利用在蛋白质和沉淀剂混合的液滴中,沉淀剂的浓度低于晶体形核所需要的浓度,导致水分子不断从低浓度的液滴向高浓度的液池扩散,液滴中的蛋白质浓度逐渐增加并于沉淀剂结合,进而实现结晶。
气相扩散法的优点在于晶体生长的过程缓慢,蛋白有足够的时间在晶格中堆积,节省样品而且可有效利用储存空间。
C. 平衡透析法
平衡透析法需要用半透膜在装置里形成一个分隔面,在左右两边分别是蛋白质溶液和结晶试剂,因为两边存在浓度梯度,所以在结晶试剂里的小分子如离子、添加剂和缓冲剂就会通过半透膜进入到样品区,样品区的沉淀剂浓度逐渐增加。
与此同时,由于蛋白质分子属于大分子,不能通过半透膜,由于结晶试剂里的小分子在样品区的浓度逐渐增加,蛋白质浓度就会逐渐下降,最终达到过饱和状态形核结晶。
这种方法可以用于大规模的结晶实验,但要注意的是不是所有的结晶试剂都能应用此方法。
D. 液-液扩散法
又叫自由界面扩散法,这个方法是利用扩散作用而达到体系平衡并析出蛋白质晶体的过程。
通常是将样品蛋白质溶液和结晶液在一个毛细管状的容器中,两者存在着浓度梯度,通过缓慢的扩散,整个系统自发的选择形核和晶体生长的过饱和状态。
这种方法在确定了沉淀剂、pH和缓冲液后,可以作为筛选条件的微调实验。
2新技术的应用
一些生物结构科学家通过将传统方法和现在最新技术相结合,在传统的基础上提出了一系列有关于蛋白质结晶的新方法,提高了蛋白质结晶的质量。
由于蛋白质晶体生长是在晶核的基础上进行的,晶核的质量直接影响到蛋白质量。
由于高质量的晶核是在较低的过饱和的状态下形成的,条件比较难控制。
因此在2004年Ireton等学者利用低分辨率的晶体作为籽晶,导入到新结晶溶液中得到了适于衍射的高分辨率晶体[3]。
D’ Arcy 等人在此基础上用导入籽晶的方法对牛胰岛素等5种蛋白结晶条件进行了筛选,发现导入籽晶可以有效的提升使蛋白质结晶筛选的成功率[4]。
共结晶技术近年来也成为提高蛋白质结晶质量的一种常用方法。
有些晶体在与核苷酸、协同因子或是一些小分子可以稳定存在。
Schartman等学者通过计算的方法证明共结晶技术可稳定晶体热力学性质,从而更易得到晶体[5]。
实验证明这种方法尤其适用于配体溶解度很低或者蛋白质分子容易聚合的情况下,可以显著提高结晶成功率,尤其是一些膜蛋白只有与配体共结晶后才能得到晶体。
3展望
随着生命科学的逐渐发展,越来越多的新型蛋白质被发现,为了研究它们的功能,如何快速准确地解析它们的结构解析也变得越来重要。
近年来结构生物学发展迅速并和其他学科相互渗透交叉,使得蛋白质晶体学从解析简单的蛋白质三维结构延伸到解决各类生物大分子及复合物结构, 因此就需要更加准确的结构模型。
虽然现今蛋白质结晶质量提高的方面已经做了很多的研究,但是如何获得高质量适合X射线衍射的蛋白质依然是急需解决的问题,尤其是发现一种较为普适的结晶方法更应该成为蛋白质结晶的研究方向。
本文相关工作受到国家级大学生创新创业训练计划(新型CDM结晶板悬滴法对蛋白质结晶影响,资助号#201710699109)支持。
通讯地址:陕西省西安市碑林区友谊西路127号西北工业大学友谊校区。
参考文献
[1] Chayen N. E. Comparative Studies of Protein Crystallization by Vapour-Diffusion and Microbatch Techniques[J]. Acta Crystallographica, 1998, 54(Pt 1): 8-15.
[2] Chayen N E, Stewart P D S, Blow D M. Microbatch crystallization under oil — a new technique allowing many small-volume crystallization trials[J]. Journal of Crystal Growth, 1992, 122(1–4): 176-180.
[3] Ireton G C, Stoddard B L. Microseed matrix screening to improve crystals of yeast cytosine deaminase[J]. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr, 2004, 60 (3):601.
[4] D Arcy A, Villard F, Marsh M. An automated microseed matrix-screening method for protein crystallization[J]. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr, 2007, 63 (4):550.
[5] Schartman R R. On the thermodynamics of cocrystal formation[J]. Int J Pharm, 2009, 365 (1-2):77.。