15種蛋白質單晶培養的方法:
(1)大量養晶法(bulk crystallization):若急著養出單晶,則將純化之蛋白質溶液加入固體鹽類或飽和鹽液,直到溶液中出現乳白混濁色,離心後把上清液(suppernatant)放置數天至數周,有可能養出單晶。
(2)批次養晶法(batch method):若發現加入蛋白質的沉澱劑和鹽類等化學藥品,在濃度C1產生沉澱,濃度Cn為液體,則在C1至Cn之間細分成一串濃度C1>C2>C3>….>Ci>Cn,(n-2)個小試管進行養晶,可能結出單晶。此法之主要缺點在於蛋白質的消耗量大。
(3)大量透析法(bulk dialysis):把蛋白質溶液包在半透膜(membrane)內,浸入盛有化學藥品的器皿中,半透膜能讓小分子進出,卻不會讓蛋白質等大分子通過,則器皿中沉澱劑、鹽類和有機溶液等化學藥品會穿過半透膜,與蛋白質起作用,直到膜之內外的濃度梯度(concentration gradient)降到零為止。此法的好處在於,器皿中化學藥品之濃度可作連續之調整,pH值的範圍也可探討。壞處是膜之內外濃度差異減少時,平衡速率也隨之降低。
(4)微量透析法(microdialysis):把(ba)半(ban)透(tou)膜(mo)的(de)體(ti)積(ji)縮(suo)小(xiao),綁(bang)在(zai)比(bi)鈕(niu)扣(kou)略(lve)大(da)的(de)襯(chen)架(jia)上(shang),架(jia)體(ti)之(zhi)凹(ao)槽(cao)內(nei)注(zhu)入(ru)蛋(dan)白(bai)質(zhi)溶(rong)液(ye),包(bao)覆(fu)半(ban)透(tou)膜(mo)的(de)體(ti)架(jia)放(fang)入(ru)盛(sheng)有(you)化(hua)學(xue)藥(yao)品(pin)的(de)器(qi)皿(min),其(qi)養(yang)晶(jing)原(yuan)理(li)與(yu)大(da)量(liang)透(tou)析(xi)法(fa)相(xiang)同(tong),隻(zhi)是(shi)使(shi)用(yong)蛋(dan)白(bai)質(zhi)和(he)化(hua)學(xue)藥(yao)品(pin)的(de)量(liang)放(fang)得(de)少(shao)。注(zhu)意(yi)凹(ao)槽(cao)內(nei)不(bu)得(de)留(liu)有(you)氣(qi)泡(pao),否(fou)則(ze)膜(mo)外(wai)的(de)化(hua)學(xue)藥(yao)品(pin)為(wei)氣(qi)泡(pao)所(suo)阻(zu)止(zhi)而(er)無(wu)法(fa)透(tou)過(guo)氣(qi)泡(pao),滲(shen)入(ru)膜(mo)內(nei)的(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)溶(rong)液(ye)。
(5)連續萃取(sequential extraction):此法所根據的原理是亞可比(Jacoby)的實驗,他發現蛋白質在硫酸銨溶液中溶解度隨溫度的提升而下降。在4℃以下取得上清液(supernatant),放在室溫長晶。先將蛋白質溶液加入固體硫酸銨或飽和硫酸銨液體,使蛋白質溶液沉澱,離心除去上清液。接著保持4℃以下處理一係列的蛋白質沉澱物。準備數種依次遞降濃度的沉澱劑(通常為蒸餾水),nongdugaodechendianjixianjiarushangshudanbaizhichendianwuzhong,yibobangjiaobanbinglixin,quchushangqingye,fangzaishiwenyangjing,zaibanongducigaodechendianjijiarushangciweiwanquanrongjiededanbaizhichendianwu,jiaobanlixin,bashangqingyezhiyushiwenyangjing,yicileitui,zhidaodanbaizhiquanburongjieweizhi。zheyangmeiciquchudedanbaizhinongduyicidijian,rongyeyoudiwenyizhigaowen,fuheyakebidezhunze,kenengyangchudanbaizhidanjing。
(6)自由接口間的擴散法(free interface diffusion):若蛋白質在不同的溶劑中具有不同的溶解度,則蛋白質注入盛有沉澱劑試管的上方或下方(依密度而定,密度大者放在下方),在兩種溶液的交界麵擴散會有晶核長出,裝置如圖7-10所示。
(7)凹盤或玻片上的蒸汽擴散法(vapor diffusion on plates or slides)—座滴法:蛋dan白bai質zhi養yang晶jing的de要yao領ling在zai於yu蛋dan白bai質zhi達da成cheng過guo飽bao和he溶rong液ye,同tong時shi添tian加jia的de化hua學xue藥yao物wu與yu蛋dan白bai質zhi起qi作zuo用yong,協xie助zhu晶jing核he的de形xing成cheng。摻chan有you化hua學xue藥yao品pin的de蛋dan白bai質zhi溶rong液ye,其qi水shui分fen慢man慢man擴kuo散san,達da到dao過guo飽bao和he溶rong液ye則ze有you可ke能neng長chang出chu單dan晶jing。若ruo蛋dan白bai質zhi溶rong液ye暴bao露lu在zai空kong氣qi中zhong,水shui分fen蒸zheng發fa掉diao,則ze蛋dan白bai質zhi幹gan涸he,無wu法fa形xing成cheng單dan晶jing,原yuan因yin是shi蛋dan白bai質zhi單dan晶jing約yue略lve維wei持chi液ye態tai的de結jie構gou,含han有you大da量liang水shui分fen,水shui分fen與yu蛋dan白bai質zhi間jian形xing成cheng許xu多duo氫qing鍵jian,水shui分fen蒸zheng發fa,蛋dan白bai質zhi也ye無wu以yi為wei係xi,因yin此ci必bi須xu保bao持chi水shui分fen,使shi蛋dan白bai質zhi溶rong液ye密mi閉bi在zai一yi個ge容rong器qi中zhong。同tong時shi還hai得de調tiao節jie水shui分fen,所suo以yi必bi須xu置zhi放fang兩liang種zhong溶rong液ye,使shi蛋dan白bai質zhi溶rong液ye中zhong的de水shui分fen擴kuo散san到dao另ling一yi種zhong高gao濃nong度du的de溶rong液ye中zhong,以yi達da蛋dan白bai質zhi溶rong液ye的de過guo飽bao和he。通tong常chang選xuan擇ze適shi當dang的de鹽yan類lei和he有you機ji溶rong劑ji,調tiao在zai等deng電dian點dian的depH值,形成沉澱劑,把粉晶蛋白質泡成一定濃度,約在5~40mg/ml之間,在凹盤的下凹孔鍍矽,注入一些蛋白質溶液和沉澱劑總共10~40 m l。在凹盤外方的塑料盒,倒入20~30ml的沉澱劑。在塑料的四周塗真空油膏(Vacuum grease),加以密封。通常這樣的塑料盒對於每種養晶條件製備兩盒,一盒放在4℃的de低di溫wen,另ling盒he放fang在zai室shi溫wen,待dai其qi長chang晶jing,快kuai則ze一yi周zhou,慢man則ze數shu月yue,幸xing運yun的de話hua,可ke望wang長chang出chu單dan晶jing。通tong常chang一yi次ci製zhi備bei數shu拾shi條tiao件jian,大da量liang養yang晶jing。要yao鑒jian定ding長chang出chu的de單dan晶jing確que實shi是shi蛋dan白bai質zhi而er不bu是shi滴di入ru的de沉chen澱dian劑ji等deng化hua學xue藥yao品pin。若ruo養yang出chu蛋dan白bai質zhi單dan晶jing太tai小xiao,不bu足zu以yi供gongX光繞射實驗使用,則可使用連續播種法把小晶粒養大:依照養出蛋白質小單晶的條件,炮製母液(蛋白質溶液配合沉澱劑),注(zhu)入(ru)凹(ao)孔(kong),外(wai)圍(wei)倒(dao)注(zhu)沉(chen)澱(dian)劑(ji),加(jia)以(yi)密(mi)封(feng),等(deng)待(dai)約(yue)半(ban)天(tian)後(hou),打(da)開(kai)封(feng)蓋(gai),把(ba)以(yi)前(qian)所(suo)養(yang)的(de)小(xiao)晶(jing)粒(li)稍(shao)加(jia)清(qing)洗(xi)後(hou)放(fang)入(ru),企(qi)圖(tu)長(chang)大(da),若(ruo)長(chang)出(chu)的(de)晶(jing)體(ti)仍(reng)然(ran)不(bu)符(fu)X光使用,則把最後一次的晶體當新晶種,再繼續播種,直到晶體夠大。此種養晶法的好處是:用量少,篩選多種條件相當理想;易於修飾塑料盒內沉澱劑的濃度。此種養晶法裝置,也可用具有凹槽的玻片來取代,在其一凹孔注入10m l的母液,另一凹孔注入20~40m l的沉澱劑,以小玻片密封,等待長晶。
(8)懸滴液蒸汽擴散法(vapor diffusion in hanging drops)—懸滴法: 它ta在zai原yuan理li上shang和he座zuo滴di法fa相xiang同tong,皆jie以yi蒸zheng汽qi達da到dao平ping衡heng,利li用yong少shao量liang蛋dan白bai質zhi篩shai選xuan多duo種zhong養yang晶jing條tiao件jian。此ci法fa用yong量liang比bi座zuo滴di液ye更geng少shao。在zai方fang形xing或huo圓yuan形xing的de玻bo片pian上shang鍍du矽gui,滴di入ru少shao於yu10m l的蛋白質母液,在培養皿的每一凹槽中注入1 ml的沉澱劑,把方形玻片翻轉,蓋在凹槽孔緣,加以密封,形成懸滴液,進行擴散,蛋白質溶液達到過飽和,長出單晶。
(9)液體橋連法(liquid bridge)如圖7-12(b)所(suo)示(shi),一(yi)小(xiao)滴(di)母(mu)液(ye)和(he)一(yi)滴(di)沉(chen)澱(dian)液(ye)分(fen)別(bie)滴(di)在(zai)玻(bo)璃(li)片(pian)的(de)兩(liang)靠(kao)近(jin)處(chu),以(yi)細(xi)針(zhen)引(yin)導(dao)細(xi)橋(qiao)相(xiang)接(jie),把(ba)此(ci)載(zai)有(you)液(ye)滴(di)的(de)玻(bo)片(pian)放(fang)在(zai)密(mi)封(feng)容(rong)器(qi)中(zhong),在(zai)細(xi)橋(qiao)相(xiang)連(lian)處(chu)可(ke)望(wang)長(chang)出(chu)單(dan)晶(jing)。(10)濃度透析法(concentration dialysis):,離(li)子(zi)強(qiang)度(du)弱(ruo),則(ze)蛋(dan)白(bai)質(zhi)溶(rong)解(jie)度(du)低(di),易(yi)形(xing)成(cheng)晶(jing)核(he),長(chang)出(chu)單(dan)晶(jing),可(ke)利(li)用(yong)氮(dan)氣(qi)在(zai)裝(zhuang)有(you)蛋(dan)白(bai)質(zhi)和(he)鹽(yan)類(lei)的(de)透(tou)析(xi)袋(dai)內(nei)施(shi)壓(ya),使(shi)鹽(yan)類(lei)穿(chuan)透(tou)透(tou)析(xi)膜(mo)流(liu)出(chu),降(jiang)低(di)袋(dai)內(nei)鹽(yan)類(lei)濃(nong)度(du),使(shi)蛋(dan)白(bai)質(zhi)溶(rong)液(ye)在(zai)低(di)離(li)子(zi)強(qiang)度(du)下(xia)長(chang)出(chu)單(dan)晶(jing)。
(11)pH引導長晶法(crystallization induced by pH):蛋白質的溶解度在等電點的pH值最低,是個良好的養晶條件。有些蛋白質在不同的數個pH值,具有數個溶解度的極小,這些溶解度極小處可望長晶。利用透析法改變透析膜外的pH值是個好辦法。也可在蒸汽擴散法中,在外圍滴入揮發性酸或堿(如氨水或幹冰等)來調節pH值。
(12)溫度長晶法(temperature crystallization):蛋白質溶解度為溫度的函數,有些溶解度非常溫度敏感。通常溫度降低,分子排列較有秩序,引起能趨疲(熵)(entropy)的de降jiang低di。由you液ye體ti轉zhuan變bian到dao固gu體ti,其qi熵shang會hui降jiang低di,反fan之zhi亦yi然ran。井jing然ran有you序xu排pai列lie的de分fen子zi易yi於yu長chang晶jing。通tong常chang一yi種zhong長chang晶jing條tiao件jian泡pao兩liang份fen,一yi份fen置zhi於yu室shi溫wen,另ling一yi份fen放fang在zai4℃的冰箱。
(13)蒸發(evaporation):這zhe是shi最zui原yuan始shi的de方fang法fa,為wei小xiao分fen子zi的de長chang晶jing常chang用yong法fa,也ye是shi某mou些xie蛋dan白bai質zhi常chang用yong的de養yang晶jing法fa。在zai蛋dan白bai質zhi不bu變bian性xing的de條tiao件jian下xia,慢man慢man讓rang母mu液ye蒸zheng發fa,使shi蛋dan白bai質zhi溶rong液ye達da到dao過guo飽bao和he,結jie出chu單dan晶jing。
(14)填加有效分子法(effector addition):與有效分子(effector)結合的蛋白質,其溶解度往往與無有效分子結合者差異大,可達到某些構象(conformation)平衡狀態的存在,養出此種構象單晶,通常的有效分子有配位體(ligand)和基質(substrate)等。
(15)對蒸餾水透析法(dialysis against water):liziqiangduruozedanbaizhirongjiedudi,yibantoumozhuangmuye,waijinzhengliushui,yanleiwangmowaitouchu,daimoneidanbaizhirongjiedujiangdi,kewangchangchudanjing。cifaxiangdangyouxiao,zhideshoucichangshi。qiantishidanbaizhibudebianxing(denature),有時添加少許 [0.02%(w/v)] 的 Sodium azide,或數滴甲苯(toluene)或氯仿(chloroform)有助防止細菌的滋長
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