強磁場模擬不同重力水平對蛋白質結晶的影響.pdf

1、蛋白質的結構與功能信息對于探索生命奧秘，研發(fā)新藥具有重大的科學意義，而結構決定功能。X-射線衍射技術作為最主要的技術解析了蛋白質數(shù)據(jù)庫中88％的結構，而獲得高質量單晶一直是該技術的瓶頸問題。因此，探索各種能夠提高蛋白質晶體質量的技術十分必要。
　　本論文旨在探索強磁場下能夠提高蛋白質晶體質量的新方法和新裝置，以期能為蛋白質結構解析的瓶頸問題提供新的解決方案，主要研究內容如下：
　　1．大梯度強磁場模擬不同重力水平對蛋白質晶體

2、質量的影響。
　　本論文利用大梯度強磁場模擬0g、1g、2g不同重力條件，以磁體外常重力條件為對照，通過分析6種目標蛋白質在4種結晶條件下生長晶體的形貌和衍射質量，首次系統(tǒng)地研究大梯度強磁場模擬不同重力水平對蛋白質晶體質量的影響。本文選取晶體的最高衍射分辨率、鑲嵌度和 R因子作為晶體質量比較的指標。研究表明，與磁體外常重力對照相比，模擬0g、1g和2g條件能改善蛋白質晶體的形貌與質量，其中，模擬0 g條件改善最明顯，1 g次之，2

3、 g再次之。說明模擬0g條件具有提高蛋白質晶體質量的能力，可用于生長高質量蛋白質晶體，為蛋白質結構解析的瓶頸問題提供新思路。
　　2．基于毛細管陣列高通量蛋白質結晶條件篩選裝置及方法。
　　為了解決普通商業(yè)結晶板無法在磁場等特殊環(huán)境中應用的難題，本論文自主研制了圓柱形高通量蛋白結晶條件篩選裝置。利用毛細管所占空間尺寸小的特征，形成可放置于狹小空間內的毛細管陣列，從而實現(xiàn)結晶條件的高通量篩選與結晶。該裝置不僅適用于常規(guī)結晶環(huán)境

4、，更適用于磁場、電場、太空等特殊物理環(huán)境的高通量結晶條件篩選及結晶實驗。首次提出基于毛細管的預干燥液固結晶法，創(chuàng)新點體現(xiàn)在先將蛋白質樣品在毛細管中預干燥后再與篩選試劑混合結晶。該方法異于所有已有結晶技術，提供了新的結晶環(huán)境，有望篩選獲得新的結晶條件。
　　3．基于毛細管陣列高通量篩選與結晶裝置在強磁場下的應用。
　　本論文利用自主研發(fā)的基于毛細管陣列高通量篩選與結晶裝置，利用溶菌酶、蛋白酶K、葡萄糖異構酶為目標蛋白質，首次成

5、功實現(xiàn)了強磁場環(huán)境下高通量蛋白質結晶條件篩選及結晶實驗，并成功實現(xiàn)了晶體的原位衍射。
　　綜上，本論文主要研究成果如下：
　　1．首次系統(tǒng)研究了大梯度強磁場模擬不同重力水平對蛋白質晶體質量的影響。研究表明，模擬不同重力水平條件下蛋白質晶體質量均有提高。其中，模擬0g條件提高最明顯，1g次之，2g再次之。說明模擬0g條件具有提高蛋白質晶體質量的能力，可為蛋白質結構解析的瓶頸問題提供新思路；
　　2．研制出基于毛細管陣列的