對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)晶原理技術(shù)的研究
我們?cè)谌祟惖幕蚪M織中，排列的順序都是比較整齊的，這個(gè)領(lǐng)域中的一些科學(xué)家已經(jīng)將很多的研究轉(zhuǎn)移到了基因上，尤其是在分子遺傳學(xué)上。我們對(duì)分子的蛋白質(zhì)檢測(cè)已經(jīng)成為很多領(lǐng)域的科學(xué)家們研究的主要對(duì)象了，專家們?cè)诓粩嗟难芯恐邪l(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)測(cè)定儀正是適合農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，已經(jīng)被廣泛的推廣開來(lái)了。因此，要了解基因組全部的功能，最終必須回到蛋白質(zhì)分子上來(lái).測(cè)定蛋白質(zhì)及其復(fù)合物的三維立體結(jié)構(gòu)，是研究生物大分子結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，揭示生命現(xiàn)象的物理化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)基礎(chǔ)，也是當(dāng)前生命科學(xué)研究領(lǐng)域中最具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。
利用X射線晶體衍射技術(shù)測(cè)定生物大分子三維結(jié)構(gòu)的過(guò)程包括了樣品提純、結(jié)晶化、衍射數(shù)據(jù)的收集、結(jié)構(gòu)解析及功能研究等步驟，其中生物大分子結(jié)晶化是生物大分子三維結(jié)構(gòu)測(cè)定的過(guò)程中最基本也是最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié).生物大分子結(jié)晶化是一個(gè)多因素影響的復(fù)雜過(guò)程，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是一種生物大分子，其幾何形狀復(fù)雜多變，分子表面帶不同電荷，容易受到外界影響等因素，蛋白質(zhì)的結(jié)晶比小分子化合物的結(jié)晶要困難得多，一般適合小分子的結(jié)晶方法，并不適合大分子的結(jié)晶.生長(zhǎng)出適合衍射的高質(zhì)量單晶是生物大分子結(jié)構(gòu)測(cè)定中最主要的“瓶頸”問(wèn)題.
多個(gè)大型結(jié)構(gòu)基因組研究項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，被大量提純表達(dá)的蛋白中只有約5%得到了晶體，目前蛋白質(zhì)結(jié)晶化的方法仍然是經(jīng)驗(yàn)性和摸索性的，因?yàn)檫�沒(méi)有準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方法和理論保證結(jié)晶實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛏L(zhǎng)出高質(zhì)量的晶體，所以蛋白質(zhì)結(jié)晶主要以結(jié)晶實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)性和重現(xiàn)性為引導(dǎo)，不斷優(yōu)化、篩選更好的結(jié)晶條件，生長(zhǎng)出質(zhì)量更高的晶體.本文總結(jié)和介紹了蛋白質(zhì)結(jié)晶化的原理和促進(jìn)結(jié)晶化的技術(shù)方法以及新的進(jìn)展.
在晶核的生長(zhǎng)階段，由于蛋白質(zhì)分子聚集成晶核，溶液中的蛋白質(zhì)分子減少，溶液由過(guò)飽和度高向過(guò)飽和度低過(guò)渡，處于亞穩(wěn)態(tài)區(qū)，晶核開始緩慢生長(zhǎng)，使分子有順序地排列到晶格中，形成長(zhǎng)程有序的單晶，從而得到適合衍射的蛋白質(zhì)晶體.因此，在結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保證蛋白質(zhì)溶液的濃度盡可能慢地趨向于略微高于飽和點(diǎn)。在理想的結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中，蛋白質(zhì)分子一旦在成核區(qū)形成晶核后，溶液濃度降低到亞穩(wěn)態(tài)區(qū)，由于此區(qū)域不會(huì)形成新的晶核，晶核容易生長(zhǎng)成高質(zhì)量的單晶.
但是，這種理想情況在結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中很少出現(xiàn)，晶核在成核區(qū)生長(zhǎng)，由于蛋白質(zhì)分子聚集過(guò)快，往往會(huì)出現(xiàn)孿晶等，所以分別在成核區(qū)和亞穩(wěn)態(tài)區(qū)控制晶核形成、晶核生長(zhǎng)是非常重要的。一般來(lái)說(shuō)蛋白質(zhì)結(jié)晶化實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)步驟.第一步是蛋白質(zhì)結(jié)晶條件的篩選，它是比較耗時(shí)的工作，主要是因?yàn)榻Y(jié)晶化條件的選擇沒(méi)有十分明確的規(guī)律，要盡可能篩選多的結(jié)晶條件.對(duì)于一個(gè)蛋白質(zhì)，較大型的實(shí)驗(yàn)可能篩選上千個(gè)結(jié)晶條件，一般的實(shí)驗(yàn)可篩選200-500個(gè)結(jié)晶條件.中國(guó)糧油儀器在線 http://www.815oz.cn/
