專利名稱：一種利用可見光促使蛋白質(zhì)結(jié)晶的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種促使蛋白質(zhì)結(jié)晶的光照裝置，特別是通過可見光波段的LED(發(fā) 光二極管)持續(xù)照射蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液促使蛋白質(zhì)結(jié)晶的裝置。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)分子的三維結(jié)構(gòu)與功能研究是目前生命科學(xué)領(lǐng)域的前沿問題。獲取蛋白質(zhì) 分子的三維空間結(jié)構(gòu)信息對我們從分子水平理解生命現(xiàn)象的本質(zhì)、開展基于結(jié)構(gòu)的理性藥 物設(shè)計(jì)等工作有很重要的意義。目前人們主要通過X射線單晶衍射技術(shù)來獲得蛋白質(zhì)分子 的三維結(jié)構(gòu)，對該技術(shù)而言，首先必須得到能夠?qū)射線產(chǎn)生衍射的蛋白質(zhì)單晶樣品。但是 由于蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量高，幾何形狀復(fù)雜，表面帶多種電荷等特點(diǎn)，使蛋白質(zhì)分子之間 存在很多位點(diǎn)可供相互作用或相互結(jié)合，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)晶比小分子和有機(jī)物的結(jié)晶 困難。因此，如何獲取高質(zhì)量、適合衍射的蛋白質(zhì)晶體仍是阻礙成功解析分子結(jié)構(gòu)的難題。 不過，經(jīng)過長期的努力，人們在蛋白質(zhì)結(jié)晶方面已經(jīng)積累了許多成功的經(jīng)驗(yàn)。光照誘導(dǎo)結(jié)晶的方法可視為一種新穎的技術(shù)。近年來的研究證實(shí)，特定條件下的 光照不僅可促使有機(jī)分子的結(jié)晶，還可促使蛋白質(zhì)分子的結(jié)晶，使之有可能為蛋白質(zhì)分子 的三維結(jié)構(gòu)解析提供高質(zhì)量衍射樣品。在光照促使蛋白質(zhì)結(jié)晶研究方面，人們已做了大量 研究工作，并取得了重要進(jìn)展。已有的光照促使蛋白質(zhì)結(jié)晶研究局限在兩個(gè)方面(1)利用 紅外波段激光進(jìn)行照射(SOOnm附近)，(2)利用大功率紫外光源QSOnm附近)進(jìn)行照射。 兩種光源由于傳遞能量較大，為防照射使蛋白質(zhì)變性，只能對蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液進(jìn)行短暫的 照射。對實(shí)際蛋白質(zhì)結(jié)晶而言，使用這些光源存在如下問題首先，使用這些光源，照射時(shí)間 難以控制。照射時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，照射時(shí)間過短，又沒有促使結(jié)晶的效果。其 次，這些光源造價(jià)較高，不利于推廣。最后，使用這些光源過程中，會(huì)產(chǎn)生較大熱量，導(dǎo)致結(jié) 晶溶液的溫度升高。這對多數(shù)的蛋白質(zhì)結(jié)晶而言，是不利的?？梢姡朐趯?shí)際蛋白質(zhì)結(jié)晶 工作中推廣應(yīng)用上述光源，需要克服不少障礙。如果采用可見光冷光源，可以實(shí)現(xiàn)對蛋白質(zhì) 結(jié)晶溶液的持續(xù)照射而不使蛋白質(zhì)變性，從而避免上述問題。曾有可見光短暫照射蛋白質(zhì) 結(jié)晶溶液的報(bào)道，但沒有發(fā)現(xiàn)促使蛋白質(zhì)結(jié)晶的作用。因此，迄今尚無利用可見光持續(xù)照射 蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液以促使蛋白質(zhì)結(jié)晶的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)不易控制、成本高和易產(chǎn)生熱量的不足，本發(fā)明選擇LED冷光 源產(chǎn)生單色可見光，利用該可見光，對蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液實(shí)施持續(xù)照射，促使蛋白質(zhì)結(jié)晶。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一個(gè)內(nèi)部溫度控制在0 55°C的不 透光的密閉容器，該容器內(nèi)上方安裝有光源，下方安裝有樣品臺(tái)。光源采用LED冷光源作為 光照裝置的光源元器件，插接在面包板上，組成LED點(diǎn)陣光源。樣品臺(tái)提供放置樣品的位 置。樣品是單個(gè)或多個(gè)上端透明的容器中注入的蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液。所述的LED器件包括所有光波長范圍為400 700nm的可見光光源。
3[0007]所述的蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液是指由擬研究的活性蛋白質(zhì)和結(jié)晶劑(即可促使蛋白質(zhì) 結(jié)晶的各種化學(xué)試劑，如各種鹽、有機(jī)小分子及其混合物等)在緩沖液(即維持溶液PH值 的溶液，如由醋酸鈉和醋酸配制的特定PH值的溶液)中混合的液體，在條件適宜時(shí)，溶液中 可析出晶體，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)晶。本發(fā)明工作時(shí)包括以下步驟a.裝配實(shí)驗(yàn)裝置選擇一定波長的LED器件，將其插接在面包板上，組成LED點(diǎn)陣 光源。將該點(diǎn)陣光源安裝到一個(gè)內(nèi)部溫度得到控制的不透光的密閉容器上方，使其光管發(fā) 光方向朝向下方。接通點(diǎn)陣光源電源，使LED導(dǎo)通。b.配制蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液根據(jù)結(jié)晶需求，配制單個(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液。將這 些結(jié)晶溶液放置于LED點(diǎn)陣光源正下方的樣品臺(tái)上，并使樣品與LED點(diǎn)陣光源之間的距離 保持1 20cm。C.結(jié)晶將所述樣品與裝置控溫于0 55°C條件下，并持續(xù)照射樣品1 500小 時(shí)。結(jié)晶完畢后，回收結(jié)晶板，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本發(fā)明的有益效果是由于采用了 LED冷光源，并使光源與結(jié)晶樣品保持一定距 離，可以實(shí)現(xiàn)對樣品的持續(xù)照射而不產(chǎn)生使蛋白質(zhì)變性、使溶液溫度顯著上升的弊端，從而 可以很好地研究可見光對蛋白質(zhì)結(jié)晶的影響。利用此裝置進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)晶，蛋白質(zhì)結(jié)晶的 成功率與現(xiàn)有技術(shù)無光照條件下相比平均提高25%以上。自然條件下蛋白質(zhì)無法結(jié)晶的條 件，通過可見光持續(xù)照射后可以生長出晶體。此裝置操作簡單、高效等特點(diǎn)使其可以應(yīng)用于 所有開展蛋白質(zhì)結(jié)晶研究的實(shí)驗(yàn)室。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1-面包板；2-LED冷光源；3_樣品臺(tái)；4_結(jié)晶板。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 可見光持續(xù)照射溶菌酶結(jié)晶溶液提高溶菌酶結(jié)晶成功率第一步裝配實(shí)驗(yàn)裝置選擇475nm的藍(lán)色LED冷光源作為本次實(shí)驗(yàn)的光源器件， 將該器件插接入面包板上，構(gòu)成8X12光源點(diǎn)陣。接入直流18V電源，使LED導(dǎo)通。第二步配制蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液結(jié)晶方法為標(biāo)準(zhǔn)的懸滴法。將美國Roche AppliedSciences公司的貨號(hào)為837059的溶菌酶，溶于pH為7. 0、濃度為25mM Tris-HCl 緩沖液中，配制成濃度為10mg/ml的溶菌酶溶液。選擇96孔結(jié)晶板作為結(jié)晶用容器，選擇 HamptonResearch公司的名為Crystal Screen HT的96條件結(jié)晶篩選試劑，選擇Hampton Research公司的名為ARI Hanging Drop Seals為懸滴密封膜。分別向結(jié)晶板的96個(gè)池液 孔中各滴加100 μ 1的結(jié)晶篩選試劑。然后自上述96個(gè)池液孔中分別取0. 1μ 1結(jié)晶篩選 試劑，與0. 1 μ 1溶菌酶溶液先后滴加到懸滴密封膜的相應(yīng)位置分別混合，制成96個(gè)配方各 異的結(jié)晶液滴。利用懸滴密封膜密封結(jié)晶板，使密封膜上的結(jié)晶液滴懸于相應(yīng)結(jié)晶篩選試 劑池液的正上方，完成結(jié)晶樣品的準(zhǔn)備。將結(jié)晶板放置于點(diǎn)陣光源正下方，并保持點(diǎn)陣光源 與結(jié)晶板上端之間的距離為4cm。[0019]第三步結(jié)晶分別對所述結(jié)晶板與裝置進(jìn)行溫度控制，控制溫度為20°C。48小時(shí) 后，回收結(jié)晶板，觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)晶結(jié)果。結(jié)果如下光照可促使蛋白質(zhì)結(jié)晶，溶菌酶結(jié)晶的成功率與已有文獻(xiàn)報(bào)道 (ThakurAS, Robin G, Guncar G, Saunders NFff, Newman J, et al (2007)PLoS ONE 2(10) el091.)結(jié)果相比，成功率提高了 40%。實(shí)施例2 可見光持續(xù)照射甜味蛋白(thaumatin)結(jié)晶溶液提高其結(jié)晶成功率第一步裝配實(shí)驗(yàn)裝置選擇405nm的紫色LED冷光源作為本次實(shí)驗(yàn)的光源器件， 將該器件插接入面包板上，構(gòu)成8X12光源點(diǎn)陣。接入直流18V電源，使LED導(dǎo)通。第二步配制蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液結(jié)晶方法為標(biāo)準(zhǔn)的懸滴法。將美國Sigma-Aldrich 公司的貨號(hào)為T7638的thaumatin，溶于pH為7. 0、濃度為25mM Tris-HCl緩沖液中， 配制成濃度為10mg/ml的thaumatin溶液。選擇96孔結(jié)晶板作為結(jié)晶用容器，選擇 HamptonResearch公司的名為Crystal Screen HT的96條件結(jié)晶篩選試劑，選擇Hampton Research公司的名為ARI Hanging Drop Seals為懸滴密封膜。分別向結(jié)晶板的96個(gè)池液 孔中各滴加100 μ 1的結(jié)晶篩選試劑。然后自上述96個(gè)池液孔中分別取0. 1μ 1結(jié)晶篩選 試劑，與0. 1 μ Ithaumatin溶液先后滴加到懸滴密封膜的相應(yīng)位置分別混合，制成96個(gè)配 方各異的結(jié)晶液滴。利用懸滴密封膜密封結(jié)晶板，使密封膜上的結(jié)晶液滴懸于相應(yīng)結(jié)晶篩 選試劑池液的正上方，完成結(jié)晶樣品的準(zhǔn)備。將結(jié)晶板放置于點(diǎn)陣光源正下方，并保持點(diǎn)陣 光源與結(jié)晶板上端之間的距離為4cm。第三步結(jié)晶分別對所述結(jié)晶板與裝置進(jìn)行溫度控制，控制溫度為20°C。48小時(shí) 后，回收結(jié)晶板，觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)晶結(jié)果。結(jié)果如下光照可促使蛋白質(zhì)結(jié)晶，thaumatin結(jié)晶的成功率與已有文獻(xiàn)報(bào)道 (Thakur AS, Robin G, Guncar G, Saunders NFff, Newman J, et al (2007)PLoS ONE 2(10) el091.)結(jié)果相比，成功率提高了 25%。
權(quán)利要求1. 一種利用可見光促使蛋白質(zhì)結(jié)晶的裝置，其特征在于采用一個(gè)內(nèi)部溫度控制在 0 55°C的不透光的密閉容器，該容器內(nèi)上方安裝有光源，下方安裝有樣品臺(tái)；光源采用 LED冷光源作為光照裝置的光源元器件，插接在面包板上，組成LED點(diǎn)陣光源；樣品臺(tái)提供 放置樣品的位置；樣品是單個(gè)或多個(gè)上端透明的容器中注入的蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用可見光促使蛋白質(zhì)結(jié)晶的裝置，選擇一定波長的LED器件，將其插接在面包板上，組成LED點(diǎn)陣光源；將該點(diǎn)陣光源安裝到一個(gè)內(nèi)部溫度得到控制的不透光的密閉容器上方，使其光管發(fā)光方向朝向下方；接通點(diǎn)陣光源電源，使LED導(dǎo)通；根據(jù)結(jié)晶需求，配制單個(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)晶溶液；將這些結(jié)晶溶液放置于LED點(diǎn)陣光源正下方的樣品臺(tái)上，并使樣品與LED點(diǎn)陣光源之間的距離保持1～20cm；將所述樣品與裝置控溫于0～55℃條件下，并持續(xù)照射樣品1～500小時(shí)；結(jié)晶完畢后，回收結(jié)晶板，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本實(shí)用新型不使蛋白質(zhì)變性，不使溶液溫度顯著上升，蛋白質(zhì)結(jié)晶的成功率提高25％以上。
文檔編號(hào)G01N1/44GK201844942SQ201020501518
公開日2011年5月25日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者劉永明, 盧慧甍, 尹大川, 朱麗, 郭云珠, 鹿芹芹 申請人:西北工業(yè)大學(xué)