蛋白质结晶技术发展的艰难历程

科学家们研究蛋白质结晶技术花费了很长时间。1988年诺贝尔化学奖被授予三位德国科学家，原因是三个人通力合作，在世界上解析了一种膜蛋白——菌光合反应中心的高分辨率三维结构，它拉开了膜蛋白结构生物学的序幕，在生物学界影响非常大。之后，科学家们在***组学和蛋白质组学领域不断取得新进展，可以作为潜在靶向的蛋白质的数量呈指数级增加，然而这些方法获得有用晶体的成功率不足20%。

2011年，英国帝国理工学院和萨里大学的科学家们使用一种“分子印迹聚合物（MIPs）”的材料，研发出了一种更有效的制造蛋白质晶体的方法。但是这种方法在结晶条件成分复杂，包含高盐，，宽泛的酸碱区间等条件下，容易造成MIPs对蛋白质的印记作用失效。科研不断深入，技术不断迭代，目前，应用为广泛的晶体制备方法当属规模筛选，比如高通量蛋白质结晶筛选，即从成百上千个溶液条件中筛选出适合结晶的条件。据相关数据显示，目前的高通量蛋白质结晶筛选的成功率仅为15.6%，严重制约了蛋白质结晶技术在结构生物学领域的应用和发展。缺乏、广谱的蛋白晶体制备技术是目前结构生物学研究中的技术瓶颈。

近期，由深圳***技术研究院喻学锋研究员课题组研发的一种蛋白质结晶筛选添加剂——人工晶种混悬液打破了技术桎梏。新法的应用，能够让蛋白质晶体的结晶更简便，更科学，更完整。

蛋白质晶体板制作

设计并制作了一种在微腔中对蛋白质进行微批量法(microbatch)结晶的碟式微流控结晶芯片,它是一种高通量、低成本、低耗样量(纳升级)、操作简便的蛋白质结晶筛选方法,这种芯片能成功地结晶溶菌酶(lysozyme)和青色荧光蛋白(CyPet).为了系统地比较这种微流控芯片与传统的使用蒸汽扩散法的24孔结晶板的结晶能力,用3个Hampton结晶***盒,在4℃及20℃培养条件下分别对5种标准蛋白(溶菌酶(lysozyme)、木聚糖酶(xylanase)、脂肪酶B(lipase B)、葡萄糖异构酶(glucose isomerase)和嗜热菌蛋白酶(thermolysin))进行了结晶筛选实验.结果表明,在4℃时微流控芯片与24孔结晶板有相近数目的结晶条件(91 vs 98)。

蛋白质晶体板介绍

研究蛋白质晶体结构的物理化学分支学科。蛋白质分子是由上百或更多的α-氨基酸作为单体缩合而成的多肽（见肽）链构成的。能构成蛋白质中多肽链的α-氨基酸总共有 20种L－氨基酸。通过它们不同的组合和排列形成氨基酸顺序不同的多肽链，然后这些多肽链进一步通过交联构成千万种蛋白质分子。多肽链的氨基酸顺序及其交联的位置代表蛋白质分子的一级结构。在一级结构的基础上，蛋白质分子中的多肽链按一定的方式在空间分布，形成二级和三级立体结构等。－氨基酸、 多肽链和二硫桥蛋白质分子是一个由α-氨基酸单体相互缩合而成的多肽分子。其中每个氨基酸缩合后残留的部分称为氨基酸残基。