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蛋白質(zhì)結(jié)晶原理
蛋白質(zhì)結(jié)晶原理（Principles of Protein Crystallization）
蛋白質(zhì)的X射線結(jié)構(gòu)分析首先要獲得合適的單晶。蛋白質(zhì)結(jié)晶學還并沒有*發(fā)展成熟，盡管很受人親睞，特別是有了幾次航天飛機中微重力實驗 (Kundrot et al., 2001; McPherson et al., 1995) 的激發(fā)。蛋白質(zhì)結(jié)晶實驗過程是一個反復(fù)試驗的過程，蛋白質(zhì)逐漸會從溶液中分析出，晶核、雜質(zhì)及其他未知因素對此過程有所影響。通常，蛋白質(zhì)越純，生長晶體的幾率就越大。蛋白質(zhì)結(jié)晶學者對蛋白質(zhì)純度的要求要嚴于生化學家的要求，后者往往在酶催化活性足夠高時就很滿意。另一方面，為了使蛋白質(zhì)結(jié)晶，不僅要加其他成分，所有蛋白質(zhì)分子的表面性質(zhì)也必須是相同的，特別是表面的電荷分布，因為它影響晶體內(nèi)分子的聚集。質(zhì)譜是蛋白質(zhì)結(jié)晶中的一種有效工具，例如檢測重組蛋白的表達、樣品純度、重原子衍生物及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性(Cohen, 1996; Potier et al.,2000)。
蛋白質(zhì)結(jié)晶涉及四個重要步驟如下：
1. 蛋白質(zhì)純度的確定。如果不夠非常純，必須要進一步純化。
2. 蛋白質(zhì)溶解于合適的溶劑中，從中它能通過一種鹽或有機化合物而析出。溶劑通常是水-緩沖劑溶液，有時加有機溶劑，如2-甲基-2，4-戊二醇（MPD）。正常情況下，沉淀劑也被加入，但是濃度不高于使沉淀產(chǎn)生。對于不溶于水-緩沖劑或水-有機溶劑的膜蛋白，還需要加入去污劑。
3. 蛋白質(zhì)結(jié)晶使溶液過飽和。在這一步中，小聚集體形成，它是晶體生長所需的核。對小分子的結(jié)晶來說，相比于蛋白質(zhì)更為人熟知，晶核的自發(fā)形成需要提供表面張力能。一旦這個能障被突破了，晶體開始生長。能障在高水平的過飽和度時很容易克服。因此，在高過飽和度時，晶核更易自發(fā)形成。晶核的形成可作為一個過飽和度和其他參數(shù)的函數(shù)通過多種方法來研究，包括光散射、熒光去極化及電子顯微鏡。
4. 蛋白質(zhì)結(jié)晶一旦晶核形成，晶體生長正式開始。對低分子量的化合物而言，新分子會逐步結(jié)合到正在生長的晶體表面。這是由于這些位置的結(jié)合能比較大，相對于分子結(jié)合到平滑的表面。這些步驟要么由晶系缺陷造成，要么發(fā)生在表面隨機形成的晶核。