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新技術提升蛋白質結晶成功率

超構材料21世紀初被提出，截至目前它仍然是非常活躍的前沿領域。其中的微結構，大小尺度與它作用的蛋白質尺寸相當，因此得以對蛋白質的結晶過程施加干預，對蛋白質的聚集態形成起到促進作用，從而降低了兩步成核中的步能壘。其次，通過材料本體結構的晶格對聚集態蛋白質分子進行引導排列，促進蛋白質分子的有序排列和晶核形成，從而降低了兩步成核中的第二步能壘。

盡管通過實驗和理論證明了超構材料在蛋白質結晶方面的巨大潛力，但要充分發揮其優勢則必須兼容當前蛋白質結晶通過的高通量篩選系統。目前國際上普遍采用液體處理機器人來進行高通量結晶篩選，篩選一個結晶條件的蛋白樣品消耗體積為納升級別。因此，如何快速，穩定地將成核劑添加到高通量系統的同時，又不對結晶系統造成大的影響成為急需解決的問題。

隨后通過優化生產和制備工藝，考察了各生產因素對成核劑尺寸和穩定性的影響，確定了適合高通量蛋白質結晶篩選的成核劑混懸劑的制備工藝流程。這是一種含有具有表面超結構的有機無機復合材料，其尺寸分布在幾百納米到幾微米之間。該產品的組成為材料顆粒與水溶液的混懸液。在蛋白質結晶篩選實驗中，使用該產品有助于提高蛋白質結晶篩選的成功率，包括改善晶體的分辨率和篩選新的結晶條件，使不結晶或難結晶的蛋白質成功結晶，展現了巨大的應用潛力，使用該成核劑已經成功結晶和解析十多個蛋白質晶體結構。

此外，針對能夠結晶的蛋白質分子，成核劑混懸液在篩選新的結晶條件，提升結晶的分辨率方面同樣有效。目前，先進院已經與國內超過18個實驗室開展了合作，助力我國的生命科學和生物研究。

蛋白質晶體板

研究蛋白質晶體板結構的物理化學分支學科。蛋白質分子是由上百或更多的α-氨基酸作為單體縮合而成的多肽（見肽）鏈構成的。能構成蛋白質中多肽鏈的α-氨基酸總共有 20種L－氨基酸。

甘氨酸的R基為一個氫原子，而其他氨基酸的R基分別為脂肪側鏈、帶羥基的脂肪側鏈、帶芳香環的側鏈、堿性側鏈、帶羧酸基的側鏈、帶酰胺基的側鏈和含硫側鏈等。脯氨酸的側鏈是一個丙二基(-CH2-CH2-CH2-)，一端與Cα相連,另一端則與脯氨酸中氨基的氮原子相連,形成一個五元環，并使其中氨基成為一個仲氨基，而在其他氨基酸中都是伯氨基。這樣，脯氨酸縮合到多肽中后所得殘基在氮原子上已無氫原子

重組蛋白技術在蛋白質結晶、蛋白質、蛋白質相互作用及結構蛋白質組學研究中具有非常重要的作用。當前對重組蛋白的純化,目前常采用固定化金屬離子親和色譜(IMAC)技術,即通過IMAC材料上的金屬離子與組氨酸標簽之間的螯合作用實現帶組氨酸標簽的重組蛋白的純化,但是由于IMAC材料上金屬離子暴露在材料表面,任何能與金屬離子產生螯合作用的蛋白質均獲在IMAC上,如表面富含組氨酸。