CN103254274B - 一种蛋白质结晶调控优化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运用多种手段调控和优化蛋白质结晶实验的装置，该装置包括蛋白质溶液池、沉淀剂溶液池、质量传感器、显微镜、水循环保温套。装置采用模块化组合设计蛋白质结晶室，蛋白质溶液池和沉淀剂溶液池各为独立模块，它们之间距离可调。蛋白质溶液池位于一个支架上，其质量变化通过支架传给灵敏度优于万分之一克的质量传感器并被定量记录下来。两溶液池中间加装一个孔径大小可调的挡板，在结晶室的顶部设计有活动的透明玻璃块，用以调节汽相体积。同时装有自带白光LED和280纳米紫外光LED照明光源，可以实时监测蛋白质晶体的生长状况和鉴定晶体是否为蛋白质晶体。该装置可以定量和实时监测不同调控引起结晶系统动力学改变。
Description
技术领域：
本发明涉及一种采用多种调节和控制技术优化蛋白质结晶实验的装置。
背景技术：
采用X射线晶体衍射方法研究蛋白质等生物大分子的结构并进一步开发蛋白质药物，一个重要前提就是要使蛋白质形成高质量的单晶体。但是由于影响蛋白质结晶的因素实在太多，结晶成为蛋白质结构与功能研究整个流程的限速步骤。
我们的研究表明，结晶室的几何因素对蛋白质结晶动力学和结晶效果有着明显的影响。但是目前实验室结晶使用的都是几何尺寸固定的晶体培养板，无法对一些重要参数如蛋白质溶液到沉淀剂溶液的距离、汽相的体积、扩散通道的面积等进行调节，只能更换不同的培养板。
专利“能自动原位监测汽相扩散速率的生物大分子结晶装置”(98203277.3)是我们研究组早期的发明，它通过质量传感器可以监测蛋白质溶液质量的变化，也可以更换沉淀剂溶液，但是不能同时调节如上所述几何参数。发明“一种用于培养蛋白质晶体的装置”(00233508.5)通过在商品培养板池口封口膜上扎孔或插毛细管的办法改变汽相扩散速率，虽然可以说是改变了扩散通道面积，但是不能调节其它几何参数，也不具备定量监测功能。
发明内容：
本发明要解决的问题在于提供一种运用多种手段调控和优化蛋白质结晶实验的装置，该装置可以定量和实时监测不同调控引起结晶系统动力学改变。
为解决以上问题，本发明采用模块化组合设计蛋白质结晶室，蛋白质溶液池和沉淀剂溶液池各为独立模块，它们之间距离可调。蛋白质溶液池位于一个支架上，蛋白质溶液的质量变化通过支架传给质量传感器并被定量记录下来。在两类液池中间加装一个孔径大小可调的挡板，用于调节物质扩散通道的面积。同时在结晶室的顶部设计有活动的透明玻璃块，调整向结晶室内的插入深度可以改变结晶室汽相的体积。此外，装置还配备了白光LED和280纳米紫外光LED两种照明的视频显微镜用于实时观察记录结晶室中蛋白质晶体的生成和长大情况。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1是蛋白质结晶调控优化装置结构性示意图的正视图。
图2是图1所示结构中挡板(2)的透视图。
具体实施方式：
蛋白质溶液池1、沉淀剂溶液池4、第一圆筒8和第二圆筒11以及圆柱状透明玻璃9共同组成蛋白质结晶室。透明杯状或者平板状蛋白质溶液池1用来盛放蛋白质溶液，容积最大可达到100微升。沉淀剂溶液池4用于盛放沉淀剂溶液，直径15到25毫米，容积3到8毫升，中间有圆筒形隔板与底部连为一体，圆筒中间直径1到2毫米的小孔与外部连通。蛋白质溶液池1与沉淀剂溶液池4通过挡板2上大小可调节的孔互相连通，使得蛋白质溶液中的水分蒸发后穿过挡板2上的孔到达沉淀剂溶液表面并被吸收。挡板2为由两片结构相同的薄板2和15组成的双层结构，挡板2上相同位置加工有相同大小的孔5个，中间一个，周围4个，孔的直径3到5毫米，转动挡板2可以使上面的孔与薄板15的孔对齐或错开，达到调节扩散通道面积的目的，如图2所示。蛋白质溶液池1安装在支架5上，支架5安放在质量传感器13上，支架支杆直径1到2毫米，蛋白质溶液质量变化借助支架5传送到质量传感器13并被称量出来，称量结果进一步被与传感器13相连的计算机记录下来。质量传感器的灵敏度达万分之一克，量程不小于50克。第一圆筒8和第二圆筒11通过螺纹相互套接，第二圆筒11底部透明并与透明玻璃圆柱9固定在一起，通过转动第二圆筒11可以调节玻璃圆柱9插入结晶室的深度，达到调节汽相体积的目的。圆筒形保温套3通过循环水管6给结晶室恒温，保温套3的上盖10上面有一圆孔，视频显微镜12通过此孔观察蛋白质晶体的生长状况，显微镜12使用280纳米紫外LED照明时可鉴别蛋白质溶液池1中的晶体是否为蛋白质晶体。此外，保温套3的底部安装有环形高度调节器14，改变调节器14的高度就可以调节蛋白质溶液池1与沉淀剂溶液池2之间的距离，调节量程20毫米，最小调节距离不大于1毫米。
Claims (7)
1.一种蛋白质结晶调控优化装置，包括通过螺纹套接的第一圆筒(8)和第二圆筒(11)与沉淀剂溶液池(4)共同围成蛋白质结晶室，结晶室内蛋白质溶液池(1)套在支架(5)的上端并通过该支架将其质量传递到质量传感器(13)，由圆筒形保温套(3)通过循环水管(6)为其恒温，视频显微镜(12)从上盖(10)上圆孔插入，其特征在于：装置还包括可转动的挡板(2)和第一圆筒(8)、与第二圆筒(11)固定在一起的圆柱状透明玻璃(9)和高度调节器(14)，共同组成几何参数均可独立调节的模块化蛋白质结晶室。
2.按照权利要求1所述的一种蛋白质结晶调控优化装置，其特征在于：蛋白质溶液池(1)与沉淀剂溶液池(4)分别设计为两个独立模块，蛋白质溶液池(1)的质量通过支架(5)单独传送到质量传感器(13)。
3.按照权利要求1所述的一种蛋白质结晶调控优化装置，其特征在于：用于调节物质扩散通道的挡板(2)为相同双层薄板结构，上面均有5个直径3到5毫米的孔，其中1孔在中央，其余4孔在四周，转动挡板(2)可以调节两层的相对位置，达到改变物质扩散通道面积的目的。
4.按照权利要求1所述的一种蛋白质结晶调控优化装置，其特征在于：第二圆筒(11)底部透明，与圆柱状透明玻璃(9)固定在一起，第二圆筒(11)与第一圆筒(8)通过螺纹配合安装在一起，通过旋转第二圆筒(11)可以改变圆柱状透明玻璃(9)伸入结晶室的长度，实现独立调节结晶室汽相体积的目的。
5.按照权利要求1所述的一种蛋白质结晶调控优化装置，其特征在于：高度调节器(14)调节量程不小于20毫米，最小调节步长不大于1毫米，调节高度调节器(14)可以改变支架(5)以及蛋白质溶液池(1)的高度，也就是蛋白质溶液池(1)与沉淀剂溶液池(4)的距离。
6.按照权利要求1所述的一种蛋白质结晶调控优化装置，其特征在于：质量传感器(13)由计算机自动控制，自动记录蛋白质溶液池(1)的质量变化，灵敏度优于万分之一克，量程不小于50克。
7.按照权利要求1所述的一种蛋白质结晶调控优化装置，其特征在于：视频显微镜(12)自带白光LED和280纳米紫外光LED两种照明光源，可以鉴别蛋白质溶液池(1)中的晶体是否为蛋白质晶体。
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