我国第2次空间蛋白质晶体生长实验

1994年7月,在我国返回式卫星FSW-2上进行了第2次空间蛋白质结晶实验.该次实验中的晶体生长状况明显优于首次空间实验结果,参加实验的10种蛋白质中有9种蛋白质在空间长出了晶体,48个样品的单晶产生率达70％以上.其中3种蛋白质在空间长出较大单晶体,能用于X射线衍射实验和收集强度数据.这3种蛋白质中,除了在首次空间实验中长出较大晶体的溶菌酶,还有由于结晶条件优化而结晶效果明显改进的酸性磷脂酶A₂和斑头雁氧合血红蛋白.微重力条件对蛋白质晶体生长的良好效应在本次实验中得到进一步证实.     

利用数字图象技术观察蛋白质的结晶过程

用汽相扩散法生长溶菌酶晶体并利用ＣＣＤ显微摄像系统记录了溶菌酶晶体的生长过程。由此图象序列,我们可以计算晶体的最大线度、生长速度,估计溶菌酶分子层的增长速度,了解蛋白质晶体在结晶室内的分布及其形态变化。得到结果如下：蛋白晶体生长初期最大线度与时间近似成线性关系;各晶面生长速度基本相等。     

溶菌酶分子聚集状态对蛋白质晶体生长影响的研究

使用动态光散射仪及微批量法,实时测量了溶菌酶晶体生长过程中,蛋白质颗粒的聚集情况。实验表明当液滴中的溶菌酶分子单体形式占多数,同时也存在一定数目的聚集体时,将会产生晶体。另外还通过观察有无絮状物附着情况下,溶菌酶晶体的生长情况,研究了絮状物对晶体生长速度的影响。实验表明这种由高密度的蛋白质聚集体组成的絮状物附着在晶体表面时,晶体的生长受到抑制。而絮状物会逐渐解体,重构成四方晶体或球状结晶等更稳定的聚集状态。研究在一定程度上揭示了溶液中溶菌酶分子的聚集状态与结晶的关系。     

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐对溶菌酶结晶的影响

以亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BmimCl)为添加剂,研究离子液体对溶菌酶结晶的影响.分别考察了离子液体对溶菌酶晶体数量与尺寸、晶体形貌及蛋白质纯度的影响,并探讨了离子液体对结晶过程影响的作用机制.离子液体通过增大溶菌酶的溶解度和其自身低蒸气压两种途径,降低了溶菌酶在结晶过程中的过饱和度,更有利于晶体的成核和生长,得到更好的结果.如避免多晶态现象的发生,增大晶体的尺寸,降低溶菌酶样品纯度的要求.X-射线衍射分析表明,离子液体未改变晶体的晶型结构,但可提高晶体的衍射分辨率.     

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐对溶菌酶结晶的影响

以亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BmimCl)为添加剂,研究离子液体对溶菌酶结晶的影响.分别考察了离子液体对溶菌酶晶体数量与尺寸、晶体形貌及蛋白质纯度的影响,并探讨了离子液体对结晶过程影响的作用机制.离子液体通过增大溶菌酶的溶解度和其自身低蒸气压两种途径,降低了溶菌酶在结晶过程中的过饱和度,更有利于晶体的成核和生长,得到更好的结果.如避免多晶态现象的发生,增大晶体的尺寸,降低溶菌酶样品纯度的要求.X-射线衍射分析表明,离子液体未改变晶体的晶型结构,但可提高晶体的衍射分辨率.     

蛋白质晶体的优化生长

蛋白质晶体的优化生长是获得高质量蛋白质晶体, 进而得到高精度晶体结构的有效途径.针对不同的晶体生长方法,已尝试了不同的优化手段,这对改善某些蛋白质晶体的质量显示了明显的成效.然而,鉴于蛋白质晶体生长的多样性与复杂性,这些方面均未发展成为实用的技术.文章综述了这类研究进展,分析了各手段的利弊,并指出了应着重解决的问题.     

微重力下天花粉蛋白晶体生长初探

报导了国内首次在微重力下进行蛋白质晶体生长的试验.与地面对照实验所生长的晶体相比较,在空间生长的多数天花粉蛋白晶体具有较完整的外形,初步展示了微重力条件对蛋白质晶体生长所具有的优越性.     

溶液流动对蛋清溶菌酶晶体生长的作用

蛋白质结晶学的不断发展,使得蛋白质三维结构的测定成为现实,为药物设计、蛋白质工程,生物电子技术的发展奠定了基础.目前遇到的最大问题在于如何培养适合于结构分析的大尺寸优质单晶.近年来,来自包括蛋白质晶体学、生物物理学、生物化学以及凝固科学的研究者都投入了大量的精力,研究的重点集中在蛋白质晶体的形核和生长机制.本文定性考察了溶液流动对溶菌酶晶体生长速度的影响.实验选用的是北京生物物理所生产的电泳纯蛋清溶菌酶,母液的浓度为:3%Lysozyme+4.5%NaCl,pH=7.0,采用     

溶液流动对等电溶菌酶晶体生长的影响

本文对等温自由生长和强制性溶液生长的等电溶菌酶的晶体形态进行了研究,发现这些形态变化与溶液相的流动密切相关,指出生物晶体生长停止是由于生长晶体周围的溶质贫乏造成的;通过某些手段减薄或消除这一溶质贫乏区,就可以保证晶体的持续生长。本文的研究对改善大尺寸晶体的生长提供了一条途径。     

溶菌酶晶体及其交联技术的研究进展

在结晶蛋白中,溶菌酶成为一种典范,是一种模型蛋白.在不同的环境中,通过调变各项反应条件,可以实现对不同晶系溶菌酶晶体形貌、结构的控制并进行最优化,然后对其进行交联,讨论其反应机理.所采用的方法还能扩展到其他类型蛋白质晶体中,为设计和制备具有优良应用性能的不同形貌的蛋白晶体及交联晶体材料奠定基础,必将大大促进蛋白晶体材料在我国生物材料应用方面的研究.     

溶菌酶的结晶研究

介绍了溶菌酶结晶的意义,通过对晶核形成、晶体生长和停止生长三个阶段的论述,详细地阐述了溶菌酶的结晶机理;并综述了结晶过程中的各个影响因素:蛋白质浓度、pH值、添加剂、生长温度及重力场、磁场等;展望了溶菌酶结晶研究的发展趋势和发展前景。     

凝胶法生长溶菌酶晶体的研究

凝胶介质可以排除或削弱晶体生长过程中重力引起的对流和沉淀现象,用凝胶法生长生物大分子晶体是一种新的探索。使用类似于悬滴汽相扩散的方法,凝胶中生长出单个较大的外形发育完善且高度对称的鸡蛋清溶菌酶晶体。ＭＰＤ在凝胶中对溶菌酶结晶与溶液中具有相似的抑核作用。排循照像实验表明,凝胶法生长的晶体具有较强的衍射能力。     

蛋白质结晶学在蛋白质工程设计中的重要作用

本文综述了近几年来蛋白质工程的成就和进展以及蛋白质X-射线结晶学技术在蛋白质工程设计中所起的重要作用,并以酪氮酰-tRNA合成酶、二氢叶酸还原酶、T₄溶菌酶、细胞色素c、胰蛋白酶以及胰岛素原等几个实例说明如何利用蛋白质晶体结构资料进行蛋白质工程设计。     

蛋白质晶体中的分子堆砌与晶体生长

根据蛋白质晶体结构研究的结果,阐述了蛋白质晶体中分子堆砌模式和分子间的相互作用;并讨论了某些因素对分子堆砌及结晶的影响。     

动物源溶菌酶研究进展

动物源溶菌酶是一种动物体内广泛存在的酶类,它可以水解细菌细胞壁肽聚糖中的β-1,4糖苷键,具有消化分解细菌、抑制外源微生物生长、增强机体免疫力的作用.目前溶菌酶已被用作研究蛋白功能、性质以及分子进化的模型.首先介绍了溶菌酶及其分子的晶体结构,溶菌酶基因及其蛋白研究进展,其次介绍了动物源溶菌酶的功能,包括溶菌酶生物学功能和重组蛋白功能活性,重点介绍了溶菌酶基因在转基因工程中的应用研究,最后对动物源溶菌酶研究进行了展望.研究动物源溶菌酶对于基础科学,并应用其转变成现实生产力具有重要的指导意义.     

溶菌酶的研究进展

溶菌酶普遍存在于动物、植物和微生物中。溶菌酶是一种小分子碱性蛋白,长期以来一直被作为一种“模型”体系．用于研究蛋白质的空间构象、酶动力学及其与分子进化、分子免疫间的关系。介绍了溶菌酶的来源、结构、性质、作用机制。并对近年来其在食品工业、医学和酶工程中的应用进行了综述;分析了溶菌酶应用中存在的主要问题,并对其应用前景进行了展望。     

杜仲抗真菌蛋白晶体生长的原子力显微成像研究——快速生长与晶面生长速率

杜仲抗真菌蛋白(Eucommiaantifungalprotein,EAFP)的单晶体具有在几小时内就可长大的快速生长特性.用原子力显微成像(atomicforcemicroscope,AFM)技术,原位实时观测了EAFP单斜晶体生长过程中的｛10 0｝表面形貌动态变化,并分别在不同的过饱和度下测量了其生长速率.结果表明,EAFP晶体生长的速率与蛋白质溶液的过饱和度相关,在过饱和度高时(σ =1 78)晶面生长极快;在中等过饱和度(σ =1 5)下,其晶面台阶的生长速率沿b,c方向分别为 12nm/s和 2 4 2nm/s,比溶菌酶生长速率(6～ 7nm/s)快很多;在蛋白质浓度很低的情况下,其生长速率仍与其他蛋白质相当.EAFP晶体快速生长可能与该分子尺寸较小,内部结构紧凑,分子骨架呈刚性和分子表面性质等其固有特性密切相关.沉淀剂浓度对EAFP晶体生长也有影响.过饱和度很低时,提高沉淀剂浓度会干扰晶体生长.     

杂质对蛋白质晶体影响研究进展

综述了杂质对蛋白质晶体生长影响研究领域的进展情况. 对可能的杂质来源以及杂质对结晶过程的影响进行了介绍.重点介绍了和结晶蛋白质分子结构相似的杂质分子的影响, 包括晶体成核、生长形态、表面形貌、生长动力学、质量等,以及杂质在晶体中的重新分配.     

限制性酶切提高E.coli Hfq蛋白晶体结构分辨率

Hfq蛋白是一种促进sRNA结合互补RNA的细菌伴侣蛋白. Hfq蛋白可以抑制或上调目的蛋白的表达及促进mRNA的降解,从而调控细菌的生理功能使其适应周围胁迫环境.Hfq是同源六聚体蛋白质,在其中心部位有1个内环,每个单体上有1个极其保守的组氨酸分布在这个内环表面.根据Hfq这个特点,应用镍离子亲和柱直接从大肠杆菌中纯化Hfq,接着用凝胶过滤层析柱纯化,最终获得了纯度70%的Hfq蛋白.对该蛋白质进行结晶条件初筛前,应用胰凝乳蛋白酶对其进行限制性蛋白酶解,切除其C端无规则卷曲,便于Hfq结晶及提高晶体衍射率.初期得到的Hfq晶体是极小的针状晶体,通过优化结晶条件获得了较大的晶体.最终解析出了2个分辨率较高的Hfq晶体结构,其中1个晶体结构分辨率达到了1.63A.     

蛋白质晶体结构测定通用程序之一——差值帕特逊法确定蛋白质同晶型衍生物中重原子位置

多对同晶置换和反常散射法是目前测定生物大分子晶体结构的主要方法。这一方法可以概括为以下五个步骤; 1.培养出适用于衍射的蛋白质晶体。 2.制备两个以上与蛋白质母体同晶型的重原子衍生物。