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發布時間:2021-08-14 09:58  
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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。
蛋白質晶體板是什么
蛋白質晶體結構,對蛋白質晶體用X射線衍射法解出蛋白質分子中各原子排列的三維結構。在晶體中各蛋白質分子以有序的晶胞形式重復排列,其形成受蛋白質的純度和濃度、pH值、溫度、沉淀劑等影響。由于遺傳工程、同步輻射裝置、探測和分析技術、結晶自動化等技術的飛躍進步,已獲得的蛋白質晶體結構從“蛋白質數據庫”中僅有的7個增加到。為結構生物學的主要研究對象,對了解生物體內蛋白質的各種生物學功能、外界各種因子對細胞的作用、分子設計等方面提供結構基礎。
蛋白質晶體板
研究蛋白質晶體板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。
甘氨酸的R基為一個氫原子,而其他氨基酸的R基分別為脂肪側鏈、帶羥基的脂肪側鏈、帶芳香環的側鏈、堿性側鏈、帶羧酸基的側鏈、帶酰胺基的側鏈和含硫側鏈等。脯氨酸的側鏈是一個丙二基(-CH2-CH2-CH2-),一端與Cα相連,另一端則與脯氨酸中氨基的氮原子相連,形成一個五元環,并使其中氨基成為一個仲氨基,而在其他氨基酸中都是伯氨基。這樣,脯氨酸縮合到多肽中后所得殘基在氮原子上已無氫原子。