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，科学家们在基因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。

蛋白质晶体板技术研究

随着人类基因组计划的完成,近年来生物大分子的结构与功能研究成为生命科学关注的热点.晶体学作为结构生物学的基础,培养出高质量的单晶,对于蛋白质,核酸等生物大分子三维空间结构的测定是至关重要的.文章分析和总结了蛋白质结晶的原理,常用的结晶化方法以及促进蛋白质结晶化技术研究的新进展，蛋白质的分离纯化的各种原理和方法作了简要的概述,同时简单的介绍了蛋白质结晶的方法及影响因素。

传统结晶板蛋白质晶体板比较

在20℃时虽然微流控芯片上的结晶条件数少于24孔结晶板(67 vs 94),但主要是嗜热菌蛋白酶的结晶条件数显著减少,其他4种蛋白在两种方法上均有相近的结晶条件数,表明微流控芯片能以接近24孔结晶板的效率进行蛋白质结晶筛选.但是,在4℃时微流控芯片与24孔结晶板有60%的结晶条件不同,20℃时有90%的结晶条件不同,这表明目前的这种微流控芯片还不能直接代替传统的24孔结晶板,它可以作为蛋白质结晶筛选时的一种补充方式。

蛋白结晶板

蛋白质分子的三维结构是生命科学研究中极为重要的信息,X射线单晶衍射技术是目前获得结构信息的手段,但如何筛选到个蛋白晶体是该技术必需的步,也是制约结构生物学发展的主要瓶颈问题之一.现在一般通过规模筛选的方法从众多的溶液中筛选出可结晶的条件,但是工作量较大,效率也不高.回顾了近年来在提高结晶筛选效率方向取得的成就。