[实用新型]蛋白质结晶板

说明书

技术领域

本实用新型总体涉及一种用于生物领域的结晶板，特别涉及一种用于高通量(生产量)的蛋白质结晶并符合SBS标准中的前三项标准的结晶板。

背景技术

蛋白质是生命活动的主要承担者，对其三维结构的了解是理解蛋白质功能的前提。例如，许多疾病是由于某些蛋白质在空间的错误折叠，形成异常的三维结构而引发。生物大分子结构特别是蛋白质结构的解析，不仅对人类理解蛋白质功能、探讨生命的本质和起源有着重要意义，而且为致病机理以及药物靶标的发现与合理化的药物设计等提供了重要的依据。蛋白质结构数据库PDB(ProteinData Bank)最近的结果显示，到2006年3月14日，已有35579种蛋白结构被解析，其中86％以上的蛋白结构是通过X射线晶体学完成的。可见，X射线晶体学迄今仍然是解析蛋白三维结构的最重要手段。X射线单晶衍射方法测定蛋白质结构大体流程可以顺次分为克隆、表达、纯化、结晶以及晶体结构解析这五个步骤。由于所需的步骤较多、时间消耗相应较长、仪器设备需求也较复杂，解析每个蛋白晶体结构的消耗还是很大的。根据美国NIH统计资料，就目前的水平，平均解析一个蛋白晶体结构需要十万美元以上的费用。得到具有衍射能力的蛋白质单晶样品是晶体结构解析的前提，也是目前X射线晶体结构解析的“瓶颈”步骤。从理论上讲，只要找到合适的晶体生长条件，可溶性的蛋白质都可以得到高质量、适用于晶体结构解析的单晶。但是目前蛋白晶体生长条件的筛选及优化很大程度上更像一门艺术，这个“合适条件”的寻找需要大量的尝试，进行繁琐的初筛和优化。

目前常用的蛋白质结晶方法有悬滴气相扩散法、坐滴气相扩散法、油覆法等。悬滴气相扩散法是指在涂有密封材料(如凡士林8)的玻璃片6、塑料片或专用胶带上滴加待结晶的蛋白质溶液4和结晶筛选溶液等，并倒扣在含有上述结晶筛选溶液的池液上。坐滴气相扩散法需要将待结晶的蛋白质溶液和结晶筛选溶液的混合液滴加在一个滴液槽内，并用专用塑料膜或胶带密封。

图1和图2分别描述了悬滴法和坐滴法蛋白质结晶的示意图。

图1为悬滴法的示意图。大储槽2中的用于蛋白质结晶筛选的溶液通常包含缓冲剂或沉淀剂等。蛋白质溶液的小液滴4中也包含按一定比例加入的相同的蛋白质结晶筛选溶液以及待结晶的蛋白质溶液，使得这些溶液中的诸如缓冲剂或沉淀剂的浓度低于大储槽2中的溶液，在密封后，使得各单元内通过大储槽2的溶液与小液滴4两者之间的蒸汽扩散达到进行蛋白质结晶的动态平衡的内部环境。

图2为坐滴法的示意图。在这种方法中，将蛋白质小液滴4置于储槽溶液2上方的支架上，这与悬滴法是相反的。随着人们对蛋白结晶过程认识的加深以及对各种试剂的大量尝试与组合，晶体筛选条件日益增多，以Hampton公司常用的筛选条件为例，Screen KitI、II及Index，共192个筛选条件，常用来优化晶体的添加剂试剂盒也有近100个条件，其他公司或实验室可以提供的常用晶体筛选条件也有几百到上千种。对每一种蛋白可以进行成千条件的筛选，但大量条件的“海选”是以大量时间及试剂的消耗为前提的，并且也需要更多的蛋白，很多情况下大量蛋白质的生产表达及纯化是非常困难的。

目前进行蛋白质晶体生长的通常采用量在0.1～4.0μL之间，进行筛选的结晶板多为塑料制品。对于高通量、完全自动化晶体生长来说，通常采用符合国际标准(ANSI标准SBS(Society forBiomolecular Sciences))的96孔、384孔甚至1536孔结晶板，筛选条件多、加样量小，大大节省了样品和筛选试剂。但同时由于池液槽和滴液槽太小，排列紧密，非常不适于人工操作，反而减慢了手动操作的工作效率。

而对于大多数实验室，晶体生长和筛选一般还是由手工操作完成，使用传统的24孔结晶板(未示出)，但是该结晶板不适合于坐滴气相扩散法。此外，目前市场有许多针对符合SBS国际标准的工具和自动化仪器，如加样器(如Multi-channel Pipette)、自动化晶体生长观测系统，而传统24孔结晶板因为不符合SBS国际标准而不能使用这些先进技术。

另一方面，样品易挥发、试剂加样量少等这些因素都严重影响实验结果的可重复性，尤其是在人工操作下准确性更差、操作比较慢。此外蛋白质及溶液性质不同，蛋白质晶体生长的速度可以从几小时到几周甚至几个月不等，因此对于晶体生长环境体系的封闭性要求很高。但是目前许多适用于高通量的结晶板都普遍存在不同程度的泄漏问题。