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發布時間：2021-10-11 10:03
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蛋白質結晶技術發展的艱難歷程
科學家們研究蛋白質結晶技術花費了很長時間。1988年諾貝爾化學獎被授予三位德國科學家，原因是三個人通力合作，在世界上解析了一種膜蛋白——菌光合反應中心的高分辨率三維結構，它拉開了膜蛋白結構生物學的序幕，在生物學界影響非常大。之后，科學家們在基因組學和蛋白質組學領域不斷取得新進展，可以作為潛在靶向的蛋白質的數量呈指數級增加，然而這些方法獲得有用晶體的成功率不足20%。
2011年，英國帝國理工學院和薩里大學的科學家們使用一種“分子印跡聚合物（MIPs）”的材料，研發出了一種更有效的制造蛋白質晶體的方法。但是這種方法在結晶條件成分復雜，包含高鹽，，寬泛的酸堿區間等條件下，容易造成MIPs對蛋白質的印記作用失效。科研不斷深入，技術不斷迭代，目前，應用為廣泛的晶體制備方法當屬規模篩選，比如高通量蛋白質結晶篩選，即從成百上千個溶液條件中篩選出適合結晶的條件。據相關數據顯示，目前的高通量蛋白質結晶篩選的成功率僅為15.6%，嚴重制約了蛋白質結晶技術在結構生物學領域的應用和發展。缺乏、廣譜的蛋白晶體制備技術是目前結構生物學研究中的技術瓶頸。
近期，由深圳先進技術研究院喻學鋒研究員課題組研發的一種蛋白質結晶篩選添加劑——人工晶種混懸液打破了技術桎梏。新法的應用，能夠讓蛋白質晶體的結晶更簡便，更科學，更完整。
蛋白結晶板
蛋白質分子的三維結構是生命科學研究中極為重要的信息,X射線單晶衍射技術是目前獲得結構信息的手段,但如何篩選到個蛋白晶體是該技術必需的步,也是制約結構生物學發展的主要瓶頸問題之一.現在一般通過規模篩選的方法從眾多的溶液中篩選出可結晶的條件,但是工作量較大,效率也不高.回顧了近年來在提高結晶篩選效率方向取得的成就。
獲取蛋白質晶體是蛋白質三維結構解析,藥品生產,自組裝納米體系構建等過程中重要的步驟.例如,利用X射線衍射技術對蛋白質進行三維結構解析時,首先需要通過結晶條件篩選,獲得質量較高的蛋白質晶體,進而進行衍射得到蛋白質結構相關信息.蛋白質結晶需要經歷從未飽和區經亞穩區至形核區的形核過程以及從形核區到亞穩區的生長成熟過程.在整個蛋白質結晶過程中,形核過程是至關重要的一步.均相形核過程中,結晶體系中各個部分形核概率相同,當蛋白質結晶體系中溶液的過飽和度足夠克服形核勢壘時,在形核區發生成核,因而在低濃度的結晶溶液體系中,均相形核存在一定的局限性。
近年來,晶狀體蛋白質組學的相關研究日漸廣泛.蛋白質組學技術以其高通量,等優勢,為晶狀體這一人體內蛋白質含量高組織的蛋白質組學研究提供了可靠的技術支撐,從而為揭示年齡相關性白的發生機制提供了新思路和新方向.本文就蛋白質組學的分離,鑒定及相關新技術在晶狀體蛋白研究中的應用進展做一系統綜述。
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