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對蛋白質(zhì)結(jié)晶原理技術(shù)的研究

來源: http://m.lovemassage.cn/  類別:實用技術(shù)  更新時間:2014-09-17  閱讀

    我們在人類的基因組織中,排列的順序都是比較整齊的,這個領(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。我們對分子的蛋白質(zhì)檢測已經(jīng)成為很多領(lǐng)域的科學(xué)家們研究的主要對象了,專家們在不斷的研究中發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)測定儀正是適合農(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.測定蛋白質(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)測定生物大分子三維結(jié)構(gòu)的過程包括了樣品提純、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)測定的過程中最基本也是最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié).生物大分子結(jié)晶化是一個多因素影響的復(fù)雜過程,主要是因為蛋白質(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.生長出適合衍射的高質(zhì)量單晶是生物大分子結(jié)構(gòu)測定中最主要的“瓶頸”問題.

    多個大型結(jié)構(gòu)基因組研究項目的統(tǒng)計結(jié)果表明,被大量提純表達的蛋白中只有約5%得到了晶體,目前蛋白質(zhì)結(jié)晶化的方法仍然是經(jīng)驗性和摸索性的,因為還沒有準(zhǔn)確的實驗方法和理論保證結(jié)晶實驗?zāi)軌蛏L出高質(zhì)量的晶體,所以蛋白質(zhì)結(jié)晶主要以結(jié)晶實驗的經(jīng)驗性和重現(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)晶化的原理和促進結(jié)晶化的技術(shù)方法以及新的進展.

    在晶核的生長階段,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,溶液由過飽和度高向過飽和度低過渡,處于亞穩(wěn)態(tài)區(qū),晶核開始緩慢生長,使分子有順序地排列到晶格中,形成長程有序的單晶,從而得到適合衍射的蛋白質(zhì)晶體.因此,在結(jié)晶實驗中,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。在理想的結(jié)晶實驗中,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)域不會形成新的晶核,晶核容易生長成高質(zhì)量的單晶.

    但是,這種理想情況在結(jié)晶實驗中很少出現(xiàn),晶核在成核區(qū)生長,由于蛋白質(zhì)分子聚集過快,往往會出現(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、晶核生長是非常重要的。一般來說蛋白質(zhì)結(jié)晶化實驗分為兩個步驟.第一步是蛋白質(zhì)結(jié)晶條件的篩選,它是比較耗時的工作,主要是因為結(jié)晶化條件的選擇沒有十分明確的規(guī)律,要盡可能篩選多的結(jié)晶條件.對于一個蛋白質(zhì),較大型的實驗可能篩選上千個結(jié)晶條件,一般的實驗可篩選200-500個結(jié)晶條件.中國糧油儀器在線  http://m.lovemassage.cn/