獲得精準(zhǔn)的蛋白結(jié)構(gòu)信息是基于結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)功能研究和小分子藥物設(shè)計的基礎(chǔ)。X射線晶體學(xué)方法目前仍然是研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的最主要手段。利用X射線晶體學(xué)方法能夠獲得原子級別分辨率的蛋白結(jié)構(gòu),對基于結(jié)構(gòu)的小分子藥物設(shè)計有不可取代的優(yōu)勢。隨著微聚焦光束線站以及快速探測器等同步輻射實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)已經(jīng)可以在同步輻射光源實(shí)現(xiàn)微小晶體數(shù)據(jù)的采集與結(jié)構(gòu)解析。由于小晶體易受到輻射損傷的影響,即使在100 K的低溫下也很難從一顆晶體獲得完整的結(jié)構(gòu)信息。通常需要對多顆晶體收集多套衍射數(shù)據(jù),將多套衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行組合來獲得完整的結(jié)構(gòu)信息。其次,小晶體撈取費(fèi)時費(fèi)力,而且在收集數(shù)據(jù)時通常需要利用X光進(jìn)行掃描定位,這必定會給小晶體帶來輻射損傷。所以高通量的樣品輸送方法對于開展常溫或者低溫下的小晶體數(shù)據(jù)收集實(shí)驗(yàn)非常重要。本研究主要基于固定靶的串行晶體上樣方式,設(shè)計了三種上樣方法:第一種方式是基于石英芯片的固定靶方法,將數(shù)百顆晶體鑲嵌在刻有凹槽的石英芯片上,能實(shí)現(xiàn)高通量的晶體上樣與高效率的數(shù)據(jù)采集。晶體固定在凹槽中,利于晶體定位。石英具有較低的背景散射,同時可以通過槽型的結(jié)構(gòu)去除多余的液體,同樣可以降低溶液帶來的背景散射。第二... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

PDB統(tǒng)計：截止至2019年3月每年發(fā)布的X射線晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)增長Figure1.1PDBStatistics:StructuralgrowthofX-Raycrystallographyreleasedeachyear

全稱冷凍電子顯微鏡技術(shù)。利用冷凍電鏡解析蛋白結(jié)構(gòu)主要分為三個過程：①樣品制備：將生物大分子樣品在液氮中快速冷凍，大分子中的水以玻璃態(tài)形式存在。 ②數(shù)據(jù)收集：用低能電子束照射樣品以及樣品附近的冰層，用探測器記錄散射信號。③三維重構(gòu)建立蛋白模型：通過不同角度的二維投影來建立蛋白的三維結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，它所需要的蛋白樣品量非常少，相比于 X 射線晶體學(xué)，蛋白無需結(jié)晶，不需要解析相位。隨著冷凍電鏡技術(shù)的突破，近年來，冷凍電鏡技術(shù)飛速發(fā)展，能獲得 3 以上分辨率的結(jié)構(gòu)，越來越多的重要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和病毒結(jié)構(gòu)利用冷凍電鏡的方法被解析出來，例如剪切體三維結(jié)構(gòu)[1]，HIV 包膜三維結(jié)構(gòu)[2]等等。冷凍電鏡技術(shù)適合無法用 X 射線晶體學(xué)解析結(jié)構(gòu)的蛋白，或者研究生物大分子處于不同功能狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)。但是冷凍電鏡的樣品制備同樣是一個難點(diǎn)，樣品制備要求高。其次，冷凍電鏡價格昂貴，維護(hù)費(fèi)用非常高。

第 1 章 引言核磁共振波譜學(xué)技術(shù)解析蛋白結(jié)構(gòu)，首先將蛋白純化，然后將其置于強(qiáng)磁場中，通過無線電波進(jìn)行探測，得到共振波譜來建立蛋白模型。核磁共振技術(shù)能夠使得蛋白在其生理環(huán)境中測定其結(jié)構(gòu)，也能獲得與 X 光分辨率相媲美的蛋白結(jié)構(gòu)。但是核磁共振方法對所測樣品分子量一般要求比較小，因?yàn)榇蠓肿拥鞍状嬖诏B峰問題。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]同步輻射串行晶體學(xué)靜電紡絲上樣實(shí)驗(yàn)技術(shù)[J]. 陳建樵,汪啟勝,李冰,周歡,崔瑩,孫波,王志軍,何建華.  核技術(shù). 2017(08)
[2]The macromolecular crystallography beamline of SSRF[J]. 汪啟勝,郁峰,黃勝,孫波,張坤浩,劉科,王志軍,徐春艷,王思勝,楊利峰,潘強(qiáng)巖,李良,周歡,崔瑩,徐琴,Thomas Earnest,何建華.  Nuclear Science and Techniques. 2015(01)
[3]膜蛋白結(jié)晶方法論述[J]. 范俊萍,張凱.  生物物理學(xué)報. 2011(12)



本文編號：3016966