[发明专利]一种抗磁悬浮无容器技术提高蛋白质晶体质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高蛋白质结晶质量的方法。

背景技术

在后基因组时代，对蛋白质的结构和功能的探索是不可或缺的。据统计，在PDB数据库中有超过88%的蛋白质三维结构是由X射线单晶衍射技术解析得到的。运用这种技术解析蛋白质结构，晶体质量是获得精细三维结构的关键。然而，获得适合X射线衍射的高质量晶体仍然是该技术的瓶颈问题。已有文献报道，利用空间微重力环境、硅油或凝胶等构建的无容器结晶技术能够提高蛋白质晶体的质量。另有文献表明，磁场有助于提高蛋白质晶体质量。但是目前尚无利用磁场构建的抗磁悬浮无容器技术影响蛋白质晶体质量的报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决X-射线单晶衍射技术解析蛋白质结构的瓶颈问题，本发明提供一种基于抗磁悬浮无容器技术提高晶体质量的结晶方法，能够获得高质量蛋白质单晶。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一步：制备蛋白质的结晶溶液；

第二步：使用同一台水浴来控制两个内置水套，两个内置水套的形状和尺寸一致，分别安装于磁场中抗磁性材料的失重状态无容器处理装置的磁体内腔中和磁体外的对照装置内腔中，将蛋白质的结晶溶液置于两个内置水套中，分别作为抗磁悬浮无容器技术组和固态器壁对照组，分别使用Batch结晶法进行结晶实验，样品量为50-200μl（保证蛋质溶液能够成功悬浮，并且使得液滴便于观察而又能节约蛋白质），结晶温度为277-293K，结晶时间为3-7天；

第三步：实时监测抗磁悬浮无容器技术组和固态器壁对照组的蛋白质液滴的结晶过程；

第四步：收集并冻存蛋白质晶体。

所述的蛋白质结晶液滴均为水溶液，为抗磁性材料。

所述水浴的控温范围为277-303±0.1K。

所述磁场中抗磁性材料的失重状态无容器处理装置使用的悬浮筒材料为聚四氟乙烯（这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，是一种超疏水材料）。材料为聚四氟乙烯的悬浮筒能够很好地抑制悬浮液滴的蒸发。它克服了原装置不能很好地控制液体的蒸发这一不足，从而保证了结晶溶液的结晶体系不受破坏，有利于提高蛋白质晶体的质量。

所述磁场中抗磁性材料的失重状态无容器处理装置使用的针尖进行了疏水处理，减少样品用量，节约蛋白。

本发明的有益效果是：抗磁悬浮无容器技术可显著提高蛋白质晶体质量。本发明中利用抗磁悬浮无容器技术生长的7种蛋白质的晶体质量与固态器壁上的对照相比，其最高衍射分辨率、平均镶嵌度以及R因子均得到了提高。其中最高衍射分辨率的提高程度为16.7～67.7%；平均镶嵌率的提高程度为31.6～93.8%；R因子的提高程度为14.7～74.4%。研究表明，抗磁悬浮无容器技术确实提高了蛋白质晶体质量。可据此建立具有普适意义的提高蛋白质晶体质量的新方法，生长高质量蛋白质单晶，为解决利用X射线单晶衍射技术解析蛋白质三维结构中的瓶颈问题提供新思路和新方法。另外，抗磁悬浮无容器技术不但可用于生长高质量蛋白质单晶，还可用于蛋白质结晶动力学及机理研究。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

本发明涉及一种新的基于抗磁悬浮无容器技术提高蛋白质晶体质量的方法。在各种无容器结晶技术中，抗磁悬浮技术的作用最佳。利用抗磁悬浮无容器技术进行蛋白质晶体生长能够改善晶体形貌，同时也表明这种技术具有提高蛋白质晶体质量的潜在能力。

为了解决X-射线单晶衍射技术解析蛋白质结构的瓶颈问题，获得高质量蛋白质单晶，本发明提供一种新的基于抗磁悬浮无容器技术提高晶体质量的结晶方法。本发明使用抗磁悬浮无容器技术进行了7种蛋白质（溶菌酶、蛋白酶K、天花粉蛋白（TCS）、伴刀豆球蛋白、HSP90^N、甜味蛋白、过氧化氢酶）的结晶实验，并且同时在磁体外的固态器壁表面进行对照结晶实验。在两种技术（抗磁悬浮无容器技术和器壁对照）结晶实验中，7种蛋白都成功获得晶体。收获晶体利用上海同步辐射光源进行X射线衍射实验，收集衍射数据。选用衍射数据中的三项参数，即最高衍射分辨率、平均镶嵌度和R因子，对两种结晶条件下获得的7种蛋白质晶体的衍射质量进行了系统分析比较。结果表明，利用抗磁悬浮无容器技术获得的7种蛋白质晶体的衍射质量均高于对照组晶体，其中有4种蛋白质晶体衍射质量有显著提高。研究表明，抗磁悬浮无容器技术确实能够提高蛋白质晶体质量，并且部分蛋白质晶体质量提高显著。