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發布時間:2021-09-16 16:56  
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先進院新技術提升蛋白質結晶成功率
100多年前,吉布斯等人提出“經典成核理論”,結晶過程是一些分子或原子偶然聚集在一起,碰巧以結晶形式排列,然后其他分子(原子)逐個附著,形成更大的結晶相,該結論得到了學術界廣泛認可。
然而,經典成核理論也有諸多缺點,它表明蛋白質晶體的成核并不是沿著經典路線而是更復雜的路線進行的,即兩步法成核理論。步是形成足夠尺寸的溶質分子團簇,第二步是團簇重新排列形成有序結構。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用到生物大分子(如蛋白質)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。在液滴內從無序到有序結構團簇的形成,也就是第二步,決定晶體成核速率,由于這一步中分子復雜性增加,成核的時間變長,因為高度的構象靈活性,更復雜的分子形成佳晶格結構會更困難。傳統的成核劑材料,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結晶實驗中,這些成核劑的設計主要依賴于經典的成核理論,無法適用于構象靈活性強的絕大多數蛋白質分子。針對這一難題,材料界面中心和武漢先進院團隊經過不斷的設計和實驗驗證,終將成核劑材料設計為具有超構表面的材料。
蛋白質晶體板結構
研究蛋白質晶體結構及其性質的晶體學分支學科。蛋白質是由眾多的α-氨基酸作為單體縮合而成的多肽鏈通過交聯構成的。多肽鏈的氨基酸及其交聯位置代表蛋白質分子的一級結構,而多肽鏈按一定方式在空間分布則形成二級結構(如α-螺旋和早折疊片等)和三級立體結構(如多肽鏈折疊為球形),作為亞基的三級結構還可聚集成四級結構等。
蛋白結晶板
但主要是嗜熱菌蛋白酶的結晶條件數顯著減少,其他4種蛋白在兩種方法上均有相近的結晶條件數,表明微流控芯片能以接近24孔結晶板的效率進行蛋白質結晶篩選.但是,在4℃時微流控芯片與24孔結晶板有60%的結晶條件不同,20℃時有90%的結晶條件不同,這表明目前的這種微流控芯片還不能直接代替傳統的24孔結晶板,它可以作為蛋白質結晶篩選時的一種補充方式。
技術成為目前迅速發展的前沿領域之一,是化學科學和生命科學分析研究的重要技術平臺.微流控技術高通量,低消耗和低成本的特點使其在蛋白質結晶條件篩選和優化方面展示了良好的應用前景.本文對應用于蛋白質結晶的各種微流控芯片技術的原理和方法進行了綜述,并對目前幾種商業化和文獻報道的典型蛋白質結晶微流控系統進行了介紹和比較.
蛋白質晶體板
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。
綜述了雜質對蛋白質晶體生長影響研究領域的進展情況, 對可能的雜質來源以及雜質對結晶過程的影響進行了介紹,重點介紹了和結晶蛋白質分子結構相似的雜質分子的影響, 包括晶體成核、生長形態、表面形貌、生長動力學、質量等,以及雜質在晶體中的重新分配。