本发明专利技术提供了一种透气性结晶装置和该装置下进行蛋白质结晶的方法，采用可透气且透明材料制作的结晶板和透明密封部件，结晶板中只有放置蛋白质结晶溶液的储液槽，形成若干个相互独立的结晶密封空间。本发明专利技术显著提高了蛋白质结晶条件筛选的成功率，降低了蛋白质结晶的成本，本发明专利技术构造简单，制作成本较低，方法操作简单，生长的蛋白质晶体形貌较好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于生物大分子结晶的装置和方法，特别用于提高蛋白质结晶条 件筛选成功率的装置和方法，属于蛋白质结晶领域。
技术介绍
蛋白质是生命活动的体现者，而蛋白质的结构决定其功能，因此蛋白质结构的解 析是至关重要的。在蛋白质三维结构数据库中G 3DB, www.pdb.org),88%以上的蛋白质结 构都是通过X射线晶体衍射技术解析的，而此技术的实施需要获得高质量的蛋白质晶体， 因此蛋白质结晶是其结构解析的瓶颈问题之一。蛋白质结晶通常包含结晶筛选和结晶优化 两个阶段。结晶筛选一般是通过试错或经验来获得晶体的，即通过大量商业试剂盒的筛选 来获得可结晶的条件，再将获得的结晶条件进行优化以获得高质量衍射的单晶。筛选作为 蛋白质结晶的一个重要阶段，为了解析更多蛋白质的结构，提高蛋白质结晶条件筛选成功 率是非常必要的。 目前，气相扩散法仍是蛋白质结晶中最常用的筛选方法，其原理是大体积的池液 和小体积的蛋白质结晶溶液在一个密封的蛋白质结晶空间，通常蛋白质结晶溶液中结晶剂 的浓度为池液中结晶剂浓度的一半，因此蛋白质结晶溶液中的水分子会向池液中扩散，使 蛋白质结晶溶液的浓度逐渐升高达到过饱和，从而使晶体生长。在传统气相扩散法中，结晶 液滴浓度可以不断浓缩到与池液相同的浓度，但是，如果池液的浓度仍不足以达到蛋白质 结晶的过饱和度时，仍得不到蛋白质晶体，这可能会遗漏掉可以结晶的条件，从而使结晶筛 选成功率降低。 蛋白质结晶条件筛选成功率一般定义为成功获得晶体的条件数与总结晶条件 数的比值。Chen-Yan Zhang和Da-Chuan Yin等人采用Index? 96筛选试剂盒（货号 为 HR2-134，Hampton Research 公司）对多种蛋白质进行了筛选（Cycling Temperature Strategy:A Method to Improve the Efficiency of Crystallization Condition Screening of Proteins. Crystal Growth&Design, 2008, 8 (12): 4227-4232)。在该文献所 描述的方法中，所使用蛋白质溶液的初始浓度全部为20mg πιΓ1，蛋白质晶体孵育时间为2 天。在传统气相扩散法下，所获得蛋白质晶体的结晶筛选条件数依次为：溶菌酶结晶条件数 为28个，过氧化氢酶的结晶条件数为15个，糜蛋白酶原A II的结晶条件数为25个，刀豆 球蛋白的结晶条件数为4个，蛋白酶K的结晶条件为56个，枯草杆菌蛋白酶A VII的结晶 条件数为〇。 传统气相扩散法存在一定的局限性，蛋白质结晶溶液的浓度只能扩展到与池液相 同的程度，浓度扩展的范围比较窄，许多能结晶的条件可能没有达到过饱和，许多蛋白质结 晶溶液仍为澄清状态，因此许多结晶条件就会被遗漏掉，导致蛋白质结晶成功率较低。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种可透气性蛋白质结晶装置及利用该装 置进行蛋白质结晶的方法。本专利技术中所用蛋白质结晶装置构造简单，其与标准96孔板具有 相同的尺寸。使用本专利技术结晶装置不需要使用池液，结晶装置本身存在一定的透气性，在一 定温度及湿度环境下，随时间的延长，蛋白质结晶溶液可缓慢蒸发达过饱和，从而使晶体生 长。由于此结晶装置的浓度扩展区间较宽，因此明显提高了蛋白质结晶筛选的条件数。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型可透气性蛋白质结晶装 置。包括结晶板和密封部件，结晶板由可透气且透明材料制作而成，结晶板中只有放置蛋白 质结晶溶液的储液槽，而没有池液的储液槽，且储液槽之间彼此相互分离。密封部件选择用 透明密封胶带或透明密封膜中的一种，用于密封结晶板中的储液槽，使形成若干个相互独 立的结晶密封空间。 尤其是，所述结晶板选择可透气性且透明的有机玻璃（其透气性特征来自 文献 Yeh，J. M.，et al. Comparative studies of the properties of poly(methyl methacrylate) - clay nanocomposite materials prepared by in situ emulsion polymerization and solution dispersion. J. Appl. Polym. Sci. 2004, 94, 1936 - 1946)、聚 乳酸、聚碳酸酯等（即这些材料均具有一定的吸湿性，其制作为结晶板时，结晶液滴中的水 分子可缓慢向外扩散）材料中的一种。 尤其是，密封部件覆盖在结晶板上，用于密封储液槽，形成若干相互独立且密封的 蛋白质结晶空间，由于结晶板材质的可透气性，可挥发性的小分子可随着时间的延长而缓 慢的蒸发到结晶装置外，从而使结晶溶液缓慢的浓缩。 其中，蛋白质结晶溶液的储液槽相互分离，形成每个独立的蛋白质结晶空间，储液 槽的个数为 24、48、96、192、288 或 384。 为实现本专利技术的目的，本专利技术另外又提供一种利用上述蛋白质结晶装置进行蛋白 质结晶的方法，具体操作包括以下步骤： a)蛋白质溶液的制备： 将蛋白质用缓冲液进行溶解，从而制得蛋白质溶液； b)蛋白质结晶溶液的制备： 将蛋白质与不同结晶筛选试剂混合，制得蛋白质结晶溶液； c)蛋白质结晶： 将制得的蛋白质结晶溶液分配到蛋白质结晶装置的储液槽中，用透明密封胶带进 行密封，形成彼此分离且具有相互独立的结晶空间，于一定温度和湿度环境下进行孵育、结 晶。 其中，步骤a)中所述蛋白质溶液的浓度>0,且彡50mg πιΓ1，优选为IOmg πιΓ1。步 骤b)中不同结晶筛选试剂与蛋白质溶液混合的体积之比为0.1?10:1。优选为1:1。步 骤c)中所述的一定温度为0?60°C范围中的任何一种温度，一定湿度为5?98%中的任 何一种湿度，所述孵育时间为24?480h。 特别是，步骤a)中所述溶解蛋白质的缓冲溶液可以为醋酸-醋酸钠缓冲液、 HEPES-Na缓冲液、磷酸盐缓冲液或柠檬酸盐缓冲液；步骤c)分配于蛋白质结晶装置储液槽 中的蛋白质结晶溶液的体积为〇. 01?4μ 1，优选为2 μ L。 其中，所述溶解蛋白质缓冲液的pH为3. 0?11。 特别是，所述的待结晶蛋白质包括溶菌酶、过氧化氢酶、糜蛋白酶原A II、刀豆球 蛋白、蛋白酶K和枯草杆菌蛋白酶A VII。 本专利技术虽然仅以溶菌酶、过氧化氢酶、糜蛋白酶原A II、刀豆球蛋白、蛋白酶K和 枯草杆菌蛋白酶A VII作为研究对象进行了实验，但本专利技术方法可适用于各种蛋白质的结 晶。 本专利技术的有益效果是： 1、本专利技术所用蛋白质结晶装置的材质为可透气性材料，可通过控制周围环境的湿 度来控制蛋白质结晶形核及晶体生长速率。在一定温度及湿度环境下，待结晶蛋白质溶液 可随着时间的延长而缓慢的蒸发，从而使溶液缓慢达过饱和而形成晶体，与传统气相扩散 法相比，大大拓宽了浓度的变化范围，因此显著提高了蛋白质结晶条件筛选的成功率。 2、本专利技术蛋白质结晶筛选方法中，所获得的结晶条件明显多于传统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种透气性结晶装置，包括结晶板和密封部件，其特征在于：结晶板由可透气且透明材料制作而成，结晶板上开有放置蛋白质结晶溶液的储液槽，且储液槽之间彼此相互分离；密封部件选择透明密封胶带或透明密封膜，用于密封结晶板中的储液槽，使形成若干个相互独立的结晶密封空间。
【技术特征摘要】
1. 一种透气性结晶装置，包括结晶板和密封部件，其特征在于：结晶板由可透气且透 明材料制作而成，结晶板上开有放置蛋白质结晶溶液的储液槽，且储液槽之间彼此相互分 离；密封部件选择透明密封胶带或透明密封膜，用于密封结晶板中的储液槽，使形成若干个 相互独立的结晶密封空间。2. 根据权利要求1所述的透气性结晶装置，其特征在于：所述结晶板选择可透气性且 透明的有机玻璃、聚乳酸或聚碳酸酯。3. 根据权利要求1所述的透气性结晶装置，其特征在于：所述储液槽的个数为24、48、 96、192、288 或 384。4. 一种权利要求1所述透气性结晶装置下进行蛋白质结晶的方法，其特征在于包括下 述步骤： a) 将蛋白质用缓冲液进行溶解，从而制得蛋白质溶液； b) 将蛋白质与不同结晶筛选试剂混合，制得蛋白质结晶溶液； c) 将制得的蛋白质结晶溶液分配到蛋白质结晶装置的储液槽中，用透明密封胶带进行 密封，形成彼此分离且具有相互独立的结晶空间，于一定温度和一定湿度环境下进行孵育、 结晶； 所述蛋白质溶液的浓度>〇,且< 50mg mr1，优选为10mg mr1 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹大川，陈瑞卿，鹿芹芹，成清涤，刘永明，李大为，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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