JP2010030811A - Treatment device for protein solution and preparation method of protein crystal - Google Patents

Treatment device for protein solution and preparation method of protein crystal Download PDF

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逸郎 茂木
Teruaki Nishinaka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment device for a protein solution, efficiently attaining crystallization conditions of proteins with high accuracy and preparing a protein crystal, and to provide a preparation method of a protein crystal. <P>SOLUTION: In a stimulus application step (STA), after starting to apply stimulus for accelerating crystallization to a mixture liquid 3 in a specified container 2 in a plurality of containers 2 that store a mixture solution 3 containing a protein solution, application of stimulus to the mixture solution 3 in other containers 2 is sequentially started at a predetermined time interval; and when changes associated with the crystallization are detected in the specified container 2, application of stimulus to the mixture solution 3 in the all containers 2 is stopped so as to prepare mixture solutions 3 having different stimulus application times as samples for selecting crystallization conditions. These samples are stored under predetermined conditions in a storage step (STB) to grow crystal nuclei produced in the mixture solutions 3. In an observation step (STC), degrees of crystallization acceleration are observed, by which an optimal stimulus application time for crystallization acceleration can be found. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、蛋白質結晶の作製において蛋白質溶液に結晶核を生成するための所定の処理を行う蛋白質溶液の処理装置および蛋白質溶液から蛋白質結晶を作製する蛋白質結晶の作製方法に関するものである。   The present invention relates to a protein solution processing apparatus for performing a predetermined process for generating crystal nuclei in a protein solution in the production of a protein crystal, and a protein crystal production method for producing a protein crystal from a protein solution.

近年遺伝子情報を医療などの分野に有効に利用するための取り組みが活発化しており、その基礎技術として遺伝子の産物である蛋白質の構造を解析する努力が行われている。この蛋白質の構造解析は、蛋白質の3次元立体構造を特定するものであり、NMR(核磁気共鳴)やX線結晶構造解析などの方法によって行われる。このような蛋白質の構造解析は、分子量2万以下の蛋白質はNMR装置を用いて溶液状で可能であるが、大部分を占める分子量2万以上の蛋白質は、まず結晶化することが求められ、従来より知られている蒸気拡散法やマイクロバッチ法などの結晶化方法とともに、各種の結晶化のための方法や結晶化条件スクリーニング方法が提案されている(例えば特許文献1,2参照)。   In recent years, efforts to make effective use of genetic information in fields such as medicine have become active, and efforts have been made to analyze the structure of proteins, which are gene products, as the basic technology. This protein structure analysis specifies the three-dimensional structure of the protein and is performed by methods such as NMR (nuclear magnetic resonance) and X-ray crystal structure analysis. Such protein structural analysis can be carried out in the form of a solution using a NMR apparatus for proteins having a molecular weight of 20,000 or less, but proteins having a molecular weight of 20,000 or more, which occupy the majority, are required to be crystallized first. Various crystallization methods and crystallization condition screening methods have been proposed in addition to conventionally known crystallization methods such as vapor diffusion methods and microbatch methods (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、蛋白質などの巨大分子の溶液に光を照射することにより、巨大分子結晶の核を形成し成長させることが可能であるとの知見が開示されている。また特許文献2においては、蛋白質溶液の低度の過飽和溶液にレーザ光を照射することにより蛋白質の結晶核を生成することが可能であるとの知見に基づき、レーザ光照射によって生成した結晶核を成長させることによって蛋白質結晶を得る方法や、結晶核の生成の有無を判定することにより望ましい結晶化条件を求める方法などが開示されている。このような知見に基づいて蛋白質の結晶化を模索することにより、従来は熟練研究者の勘と経験に頼るしか方策がなかった蛋白質結晶化条件のスクリーニング作業を、より効率的に行えるようになることが期待されている。
特開2003−306497号公報 国際公開第2004/018744号パンフレット
Patent Document 1 discloses the knowledge that a nucleus of a macromolecular crystal can be formed and grown by irradiating a solution of a macromolecule such as a protein with light. Moreover, in patent document 2, based on the knowledge that it is possible to produce | generate the crystal nucleus of a protein by irradiating a low supersaturated solution of a protein solution with a laser beam, the crystal nucleus produced | generated by laser beam irradiation is used. There are disclosed a method for obtaining a protein crystal by growing, a method for obtaining desirable crystallization conditions by determining the presence or absence of generation of crystal nuclei, and the like. By exploring protein crystallization based on this knowledge, screening of protein crystallization conditions, which previously had to rely on the intuition and experience of skilled researchers, can be performed more efficiently. It is expected that.
JP 2003-306497 A International Publication No. 2004/018744 Pamphlet

しかしながら、上述の特許文献例においては光照射やレーザ光照射によって蛋白質の結晶化が可能であるという知見レベルにとどまっており、これらの文献に開示された技術のみでは、蛋白質結晶化や結晶化条件のスクリーニングを効率よく行うことにはなお困難があった。すなわち良好な蛋白質結晶化の結果を与える光照射やレーザ光照射の条件に到達するには、いずれの例においても幾通りもの試行を行って蛋白質の結晶核の有無を判定するなどの試行錯誤的な作業が不可欠であり、実用的な意味において理詰めで確度の高い結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を再現性よく作製することが可能な実用レベルの技術には達していなかった。   However, in the above-mentioned patent document examples, the level of knowledge is that protein crystallization is possible by light irradiation or laser light irradiation, and protein crystallization and crystallization conditions are only achieved by the techniques disclosed in these documents. It was still difficult to perform screening efficiently. In other words, in order to reach the conditions of light irradiation and laser light irradiation that give good protein crystallization results, trials and errors such as determining the presence or absence of protein crystal nuclei in various cases In the practical sense, it has not yet reached a practical level of technology that can efficiently reach crystallization conditions that are reasonably accurate and can produce protein crystals with good reproducibility.

そこで本発明は、確度の高い蛋白質結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができる蛋白質溶液の処理装置および蛋白質結晶の作製方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a protein solution processing apparatus and a protein crystal preparation method capable of efficiently reaching protein crystallization conditions with high accuracy and preparing a protein crystal.

本発明の蛋白質溶液の処理装置は、蛋白質結晶の作製において蛋白質溶液に結晶核を生成するための所定の処理を行う蛋白質溶液の処理装置であって、前記蛋白質溶液を含む液体を収納した溶液を複数個保持可能な容器保持部と、前記容器保持部に保持された前記容器内の液体に対して結晶核の生成を促進するための刺激を付与する刺激付与手段と、前記
刺激付与手段による刺激の付与を、前記複数の容器のうち特定の容器から開始させ、この後他の容器内の液体に対して前記刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始させる刺激付与開始手段と、前記複数の容器のうち特定の容器における前記液体の変化を検出した検出結果に基づいて、全ての前記複数の容器について容器内の液体に対する刺激の付与を停止させる刺激付与停止手段とを備えた。
The protein solution processing apparatus of the present invention is a protein solution processing apparatus for performing a predetermined process for producing crystal nuclei in a protein solution in the production of a protein crystal, and comprises a solution containing a liquid containing the protein solution. A plurality of container holders that can be held; stimulus applying means for applying a stimulus for promoting the generation of crystal nuclei to the liquid in the container held in the container holder; and stimulation by the stimulus applying means The stimulus application starting means for starting the application of the stimulus from a specific container among the plurality of containers, and thereafter sequentially starting the application of the stimulus to the liquid in the other container at a predetermined time interval; and A stimulus application stopping unit that stops applying stimulus to the liquid in the containers for all of the plurality of containers based on a detection result of detecting the change of the liquid in a specific container among the plurality of containers; With was.

本発明の蛋白質結晶の作製方法は、蛋白質溶液に所定の処理を行うことにより生成された結晶核を成長させて蛋白質の結晶を作製する蛋白質結晶の作製方法であって、前記蛋白質溶液および結晶化溶液を含む液体を収納した複数の容器を準備し、前記複数の容器のうちの特定の容器内の液体に対して結晶核の生成を促進するための刺激の付与を開始し、前記特定の容器内の前記液体に対しする刺激の付与を開始した後、他の容器内の液体に対して前記刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始し、前記特定の容器内の液体の変化を監視する過程において前記変化が検出されたならば、全ての前記容器内の液体に対する前記刺激の付与を停止し、前記刺激を付与された複数の容器内の前記液体を所定条件下で保管することにより、前記複数の容器内の前記液体中に生成された結晶核を成長させて前記蛋白質結晶を作製する。   The protein crystal production method of the present invention is a protein crystal production method for producing a protein crystal by growing a crystal nucleus generated by performing a predetermined treatment on a protein solution, the protein solution and the crystallization Preparing a plurality of containers containing a liquid containing a solution, starting to give a stimulus for promoting the formation of crystal nuclei with respect to the liquid in the specific container among the plurality of containers; After the application of the stimulus to the liquid in the container is started, the application of the stimulus to the liquid in the other container is sequentially started at a predetermined time interval to change the liquid in the specific container. If the change is detected in the monitoring process, the application of the stimulus to the liquid in all the containers is stopped, and the liquid in the plurality of containers to which the stimulus is applied is stored under a predetermined condition. The plurality Grown crystal nuclei said generated in the liquid in the container to produce the protein crystals.

また本発明の蛋白質結晶の作製方法は、蛋白質溶液に所定の処理を行うことにより生成された結晶核を成長させて蛋白質の結晶を作製する蛋白質結晶の作製方法であって、前記蛋白質溶液を含む液体を収納した複数の容器を準備し、前記複数の容器のうちの特定の容器内の液体に対して結晶核の生成を促進するための刺激の付与を開始し、前記特定の容器内の前記液体に対する刺激の付与を開始した後、他の容器内の液体に対して前記刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始し、前記特定の容器内の前記液体の変化を監視する過程において前記変化が検出されたならば、全ての前記容器内の液体に対する前記刺激の付与を停止し、前記刺激を付与された複数の容器内の前記液体を結晶化溶液を含む液体と混合した混合液を所定条件下で保管することにより、前記複数の容器内の前記混合液中に生成された結晶核を成長させて前記蛋白質結晶を作製する。   The protein crystal production method of the present invention is a protein crystal production method for producing a protein crystal by growing crystal nuclei generated by performing a predetermined treatment on a protein solution, including the protein solution. Preparing a plurality of containers containing liquid, starting to give a stimulus for promoting the generation of crystal nuclei to the liquid in a specific container among the plurality of containers, In the process of starting the application of the stimulus to the liquid and then sequentially starting the application of the stimulus to the liquid in the other container at a predetermined time interval, and monitoring the change of the liquid in the specific container If the change is detected, the application of the stimulus to the liquid in all the containers is stopped, and the liquid in the plurality of containers to which the stimulation is applied is mixed with the liquid containing the crystallization solution. Under the specified conditions By tube, the plurality of crystal nuclei generated in the liquid mixture in the container is grown to produce the protein crystals.

本発明によれば、蛋白質溶液を含む液体を収納した複数の容器のうちの特定の容器内の液体に対する結晶化促進のための刺激の付与を開始した後、他の容器内の液体に対して刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始し、特定の容器内の液体の変化を監視する過程において結晶化に関連して液体に生じる変化が検出されたならば、全ての容器内の液体に対する刺激の付与を停止することにより、刺激付与時間の異なる液体を収納した複数の容器が結晶化条件選別のためのサンプルとして準備される。そしてこれら刺激を付与された複数の容器内の液体を所定条件下で保管し、複数の容器内の混合液中に生成された結晶核を成長させて蛋白質結晶を作製することにより、結晶化促進のための至適な刺激付与時間を見出すことが可能となり、確度の高い蛋白質結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができる。   According to the present invention, after starting to give a stimulus for crystallization promotion to a liquid in a specific container among a plurality of containers containing a liquid containing a protein solution, the liquid in another container is started. Stimulation is initiated sequentially at predetermined time intervals, and if changes in the liquid associated with crystallization are detected in the process of monitoring changes in the liquid in a particular container, By stopping the application of the stimulus to the liquid, a plurality of containers containing liquids having different stimulus application times are prepared as samples for crystallization condition selection. Crystallization is promoted by storing the liquids in a plurality of containers to which these stimuli are applied under predetermined conditions and growing the crystal nuclei generated in the mixed liquid in the plurality of containers to produce protein crystals. Therefore, it is possible to find the optimal stimulus application time for the protein, and to efficiently reach the protein crystallization conditions with high accuracy and produce the protein crystal.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の蛋白質溶液の処理装置の構成を示すブロック図、図2は本発明の実施の形態1の蛋白質結晶の作製方法の工程説明図、図3は本発明の実施の形態1の蛋白質結晶の作製方法における刺激付与工程のフロー図、図4は本発明の実施の形態1における結晶核の生成条件を示すフロー図、図5,図6,図7は本発明の実施の形態1の蛋白質溶液の処理装置の構成を示すブロック図、図8は本発明の実施の形態1における結晶化促進度合いの判定のために行われた試験結果の説明図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a protein solution processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a process explanatory diagram of the protein crystal production method according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a flow chart showing a crystal nucleus generation condition in the first embodiment of the present invention, and FIGS. 5, 6, and 7 are the present invention. The block diagram which shows the structure of the processing apparatus of the protein solution of Embodiment 1 of this, FIG. 8 is explanatory drawing of the test result performed for determination of the crystallization promotion degree in Embodiment 1 of this invention.

まず図1を参照して、蛋白質溶液の処理装置1の構成を説明する。蛋白質溶液の処理装
置1は、蛋白質の構造解析を目的とする蛋白質結晶の作製において結晶化条件をスクリーニングするための一連の試験作業に用いられ、蛋白質溶液における結晶核を生成するための所定の処理を行う機能を有するものである。
First, the structure of the protein solution processing apparatus 1 will be described with reference to FIG. The protein solution processing apparatus 1 is used in a series of test operations for screening crystallization conditions in the production of protein crystals for the purpose of protein structure analysis, and a predetermined process for generating crystal nuclei in the protein solution. It has the function to perform.

図1において、容器2A,2B,2C,2D,2Eはいずれもガラスや樹脂など透明な材質で製作された試料収納用の容器であり、容器2A,2B,2C,2D,2Eには、処理対象となる混合液3(液体)が収納されている。混合液3は蛋白質溶液3aと結晶化溶液3bを混合したものであり、容器2A,2B,2C,2D,2Eはそれぞれ容器保持器4A,4B,4C,4D,4Eによって保持されている。なお以下の記載では、各容器2A〜2E、各容器保持器4A〜4Eを個別に区別する必要がない場合には、単に容器2、容器保持器4と記述する。すなわち容器保持器4の集合体は、蛋白質溶液3aを含む混合液3(液体)を収納した容器2を複数個保持可能な容器保持部を構成する。   In FIG. 1, containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E are all sample storage containers made of a transparent material such as glass or resin, and the containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E are treated. The target mixed liquid 3 (liquid) is stored. The mixed solution 3 is a mixture of the protein solution 3a and the crystallization solution 3b, and the containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E are held by the container holders 4A, 4B, 4C, 4D, and 4E, respectively. In the following description, the containers 2A to 2E and the container holders 4A to 4E are simply referred to as the container 2 and the container holder 4 when it is not necessary to distinguish them individually. That is, the assembly of the container holders 4 constitutes a container holder that can hold a plurality of containers 2 that contain a mixed solution 3 (liquid) containing the protein solution 3a.

容器保持器4A,4B,4C,4D,4Eはそれぞれ加振器5A,5B,5C,5D,5Eに装着されており、制御部7によって加振器5A,5B,5C,5D,5Eを作動させることにより、容器2A,2B,2C,2D,2Eのそれぞれに収納された混合液3には、所定の振動数・振幅の機械的な振動が付与される。混合液3に対するこのような機械的な振動の付与は、混合液3に含まれる蛋白質溶液3aに対する物理的な刺激となり、この刺激により蛋白質結晶化に不可欠な結晶核の生成を促進させる作用を有する。したがって、加振器5A,5B,5C,5D,5Eおよびこれらを作動させる制御部7は、容器保持部に保持された容器2内の混合液3に対して結晶核の生成を促進するための刺激を付与する刺激付与手段となっている。   The container holders 4A, 4B, 4C, 4D, and 4E are mounted on the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E, respectively, and the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E are operated by the control unit 7. By doing so, mechanical vibrations having a predetermined frequency and amplitude are applied to the liquid mixture 3 stored in each of the containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E. The application of such mechanical vibration to the mixed solution 3 serves as a physical stimulus to the protein solution 3a contained in the mixed solution 3, and has the effect of promoting the generation of crystal nuclei indispensable for protein crystallization by this stimulus. . Therefore, the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, 5E and the control unit 7 for operating them are for accelerating the generation of crystal nuclei with respect to the liquid mixture 3 in the container 2 held in the container holding part. It is a stimulus applying means for applying a stimulus.

これらの複数の容器2のうち、特定の容器2(ここでは左端に位置する容器2A)を検出対象として、白濁検出センサ6が設けられており、白濁検出センサ6による検出結果は制御部7に伝達される。ここでは、振動付与に伴って容器2Aの内部の混合液3に生じる光学的な変化である白濁現象を、白濁検出センサ6によって検出する。この白濁は、混合液3内において蛋白質の結晶核が生成することに起因して生じるものであり、機械的な振動などの物理的な刺激によって発生が促進される。   Among these plural containers 2, a specific turbidity container 2 (here, the container 2A located at the left end) is used as a detection target, and a white turbidity detection sensor 6 is provided. Communicated. Here, the white turbidity detection sensor 6 detects a white turbidity phenomenon, which is an optical change that occurs in the liquid mixture 3 inside the container 2 </ b> A with the application of vibration. This white turbidity is caused by the generation of protein crystal nuclei in the mixed solution 3, and the generation thereof is promoted by physical stimulation such as mechanical vibration.

なお混合液3内における白濁は、結晶核が成長して蛋白質の結晶が生成されたことを直接に示すものではなく、まだ結晶に到らない段階における結晶核の変性や凝集による変化が光学的に検知可能となったことを示すものである。換言すれば、白濁が検出された混合液3については、白濁検出に先立ついずれかの時点において、混合液3に蛋白質の結晶核が生成された可能性が高いことを示している。したがって白濁検出センサ6は、特定の容器である容器2Aを対象として混合液3の変化、すなわち蛋白質の結晶核の生成に起因する変化を検出する検出手段となっている。   The white turbidity in the mixed solution 3 does not directly indicate that crystal nuclei have grown and protein crystals have been produced, and changes due to crystal nucleation denaturation or aggregation at a stage where the crystals have not yet been reached are optical. Indicates that detection is possible. In other words, the mixed solution 3 in which white turbidity is detected indicates that there is a high possibility that protein crystal nuclei are generated in the mixed solution 3 at any time prior to the detection of white turbidity. Therefore, the white turbidity detection sensor 6 serves as a detection means for detecting a change in the liquid mixture 3, that is, a change caused by the generation of protein crystal nuclei, for a specific container 2A.

制御部7は、加振器5A,5B,5C,5D,5Eによる振動付与動作を時間的に制御するため、4つの遅れタイマDT1,DT2,DT3、DT4、時限タイマLT1および5つの時間計測タイマRT1,RT2,RT3,RT4、RT5を内蔵している。遅れタイマDT1,DT2,DT3、DT4は、加振器5A,5B,5C,5D,5Eを所定の時間間隔で順次作動させるための動作遅れ時間を計時する機能を有している。すなわち最初に作動開始する加振器5Aの作動開始と同時に遅れタイマDT1の計時がスタートする。この後、遅れタイマDT1がタイムアップすることにより次の加振器5Bが作動開始するとともに、遅れタイマDT2の計時がスタートする。そして同様の動作制御が、他の加振器5C〜5E、遅れタイマDT3、DT4についても順次実行される。これにより、加振器5A,5B,5C,5D,5Eは、加振器5Aが作動を開始した後、遅れタイマDT1,DT2,DT3、DT4によって規定される遅れ時間が経過するたびに、順次動作を開始する。   The control unit 7 controls four vibration timers DT1, DT2, DT3, DT4, a time limit timer LT1, and five time measurement timers in order to temporally control the vibration applying operation by the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, 5E. RT1, RT2, RT3, RT4, RT5 are built in. The delay timers DT1, DT2, DT3, and DT4 have a function of measuring the operation delay time for sequentially operating the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E at predetermined time intervals. That is, the timing of the delay timer DT1 starts simultaneously with the start of the operation of the vibrator 5A that starts the operation first. Thereafter, when the delay timer DT1 times out, the next vibrator 5B starts to operate and the time measurement of the delay timer DT2 starts. Similar operation control is sequentially executed for the other vibrators 5C to 5E and the delay timers DT3 and DT4. Accordingly, the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E are sequentially turned on every time when the delay time defined by the delay timers DT1, DT2, DT3, and DT4 elapses after the vibrator 5A starts operating. Start operation.

時限タイマ9は、蛋白質溶液の処理装置1による処理継続時間が、予め上限値として定められた時間に到達したか否かを計時する。すなわち加振器5A,5B,5C,5D,5Eが順次作動を開始して、予め設定された処理継続時間が経過したことが時限タイマ9のタイムアップによって確認された場合には、制御部7は全ての加振器5A〜5Eの動作を停止する。時間計測タイマRT1,RT2,RT3,RT4、RT5は、加振器5A,5B,5C,5D,5Eによってそれぞれ容器2A,2B,2C,2D,2Eに対して振動が付与された実際の振動付与時間を計測して計測結果を記憶する機能を有している。   The time timer 9 measures whether or not the processing duration time of the protein solution processing apparatus 1 has reached a time set in advance as an upper limit value. That is, when the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E start operating sequentially and it is confirmed by the time-up of the timed timer 9 that the preset processing duration has elapsed, the control unit 7 Stops the operation of all the vibrators 5A to 5E. The time measurement timers RT1, RT2, RT3, RT4, and RT5 are applied with actual vibrations in which vibrations are applied to the containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E by the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E, respectively. It has a function of measuring time and storing measurement results.

上記構成において、4つの遅れタイマDT1〜DT4を内蔵した制御部7は、刺激付与手段である加振器5A,5B,5C,5D,5Eによる刺激の付与を、複数の容器2のうち特定の容器2Aから開始させ、この後他の容器5B,5C,5D,5E内の混合液3に対して刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始させる刺激付与開始手段であるとともに、特定の容器2Aにおける混合液3の変化を検出した検出結果に基づいて、全ての複数の容器2について容器2内の混合液3に対する刺激の付与を停止させる刺激付与停止手段として機能している。そしてこの刺激付与停止手段は、特定の容器2Aを対象として混合液3の変化を検出する検出手段である白濁検出センサ6の検出結果に基づいて、刺激の付与を停止させる構成となっている。   In the above-described configuration, the control unit 7 including the four delay timers DT1 to DT4 applies the stimulation by the vibrators 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E, which are stimulation applying means, to a specific one of the plurality of containers 2. It is a stimulus application starting means that starts with the container 2A and thereafter sequentially starts applying the stimulus to the mixed solution 3 in the other containers 5B, 5C, 5D, and 5E with a predetermined time interval. Based on the detection result of detecting the change of the mixed liquid 3 in the container 2A, it functions as a stimulus application stopping unit that stops applying stimulus to the mixed liquid 3 in the containers 2 for all the plurality of containers 2. The stimulus application stopping unit is configured to stop applying the stimulus based on the detection result of the white turbidity detection sensor 6 which is a detection unit that detects a change in the liquid mixture 3 for the specific container 2A.

操作・入力部8はキーボードやマウスなどの入力装置であり、蛋白質溶液の処理装置1を作動させるための指令や、遅れタイマDT1〜DT4に設定される遅れ時間の入力などの操作を行う。表示部9は液晶装置などの表示パネルであり、操作・入力部8による操作時の案内画面や、時間計測タイマRT1〜RT5による計時結果の表示を行う。なお、白濁検出センサ6によって容器2A内の白濁を検出する代わりに、蛋白質溶液の処理装置1による処理作業を実行する作業者が容器2A内を目視により観察し、混合液3内に白濁が生じたことを視認して操作・入力部8からその旨入力することにより、刺激付与を停止するようにしてもよい。この場合には、刺激付与停止手段は、特定の容器である容器2Aを観察する作業者が液体の変化を検出することにより行う所定の操作入力に基づいて、刺激の付与を停止させる形態となっている。   The operation / input unit 8 is an input device such as a keyboard or a mouse, and performs operations such as commands for operating the protein solution processing apparatus 1 and input of delay times set in the delay timers DT1 to DT4. The display unit 9 is a display panel such as a liquid crystal device, and displays a guidance screen during operation by the operation / input unit 8 and time measurement results by the time measurement timers RT1 to RT5. Instead of detecting the white turbidity in the container 2A by the white turbidity detection sensor 6, an operator who performs the processing operation by the protein solution processing apparatus 1 visually observes the inside of the container 2A, and white turbidity is generated in the mixed liquid 3. The stimulus may be stopped by visually recognizing the fact and inputting the fact from the operation / input unit 8. In this case, the stimulus application stopping unit is configured to stop applying the stimulus based on a predetermined operation input performed by an operator observing the container 2A, which is a specific container, by detecting a change in the liquid. ing.

図2は、図1に示す蛋白質溶液の処理装置1を用いて行われる蛋白質結晶の製造方法の工程フローを示している。本実施の形態に示す蛋白質結晶の製造方法では、容器2に収納された混合液3(蛋白質溶液3a、結晶化溶液3bの混合液)に対して、まず機械的な振動などの物理的な刺激を付与する刺激付与工程(STA)を実行し、混合液3内において結晶核を生成させる。この後、刺激付与工程にて生成した結晶核を成長させることを目的として、混合液3を収納した容器2をインキュベータなどで所定環境下で保管する保管工程(STB)を実行し、さらに所定の保管時間が経過した混合液3を観察して結晶化の促進度合いを判定するための観察工程(STC)を実行する。このとき、刺激付与工程にて適正な刺激が付与されることにより結晶化に適した結晶核が生成し、混合液3a内においてこの結晶核の結晶化が良好に促進されることにより、時間の経過とともに混合液3内には結晶核が蛋白質結晶に成長し、観察工程において蛋白質結晶10の生成が確認される。   FIG. 2 shows a process flow of a protein crystal manufacturing method performed using the protein solution processing apparatus 1 shown in FIG. In the protein crystal manufacturing method shown in the present embodiment, a physical stimulus such as mechanical vibration is first applied to the mixed solution 3 (mixed solution of the protein solution 3a and the crystallization solution 3b) stored in the container 2. The stimulus imparting step (STA) for imparting is performed to generate crystal nuclei in the mixed solution 3. Thereafter, for the purpose of growing crystal nuclei generated in the stimulating step, a storage step (STB) for storing the container 2 containing the mixed solution 3 in a predetermined environment in an incubator or the like is executed, An observation step (STC) is performed for observing the mixed solution 3 whose storage time has elapsed to determine the degree of crystallization promotion. At this time, a crystal nucleus suitable for crystallization is generated by applying an appropriate stimulus in the stimulus applying step, and the crystallization of this crystal nucleus is favorably promoted in the mixed solution 3a. With the passage of time, crystal nuclei grow into protein crystals in the mixed solution 3, and the formation of protein crystals 10 is confirmed in the observation step.

このような混合液3に対する物理的な刺激の付与が、結晶核の生成促進に寄与することは、特許文献1,2に示されているように、従来より定性的な知見としては得られていた。しかしながら、どの程度の強さの振動をどの程度の時間継続して付与することが結晶核の生成に対して最も有効であるかについては、現状においてもまだ解明されておらず、現段階では至適と思われる刺激付与条件を、試行により探るしか有効な方策がない実情にある。このため、本実施の形態に示す蛋白質結晶の製造方法においては、結晶核の生成のための至適な条件を見いだすため、以下に説明するように振動付与時間を異ならせた複数のサンプルを作製し、これらの複数のサンプルを所定条件下で保管して結晶化の促進度合い
を観察することにより、結晶核の生成の上での至適な刺激付与条件を推定するようにしている。
As shown in Patent Documents 1 and 2, it has been obtained as qualitative knowledge from the past that the application of physical stimulation to the mixed solution 3 contributes to the promotion of the formation of crystal nuclei. It was. However, it has not yet been elucidated at present how the strongest vibration and how long it is applied for the generation of crystal nuclei has not been elucidated. There is a fact that there is no effective way to find out the appropriate stimulus application conditions by trial. For this reason, in the protein crystal manufacturing method shown in the present embodiment, in order to find the optimum conditions for generating crystal nuclei, a plurality of samples with different vibration application times are prepared as described below. Then, by storing these plural samples under a predetermined condition and observing the degree of acceleration of crystallization, the optimum condition for imparting the stimulus for generating the crystal nucleus is estimated.

次に図3を参照して、図2に示す刺激付与工程(STA)の詳細ステップを説明する。なお、以下の説明では、図1にて示した蛋白質結晶液の処理装置1を用いた刺激付与工程が示され、物理的な刺激付与の方法として加振器による機械的な振動付与が用いられているが、刺激付与の具体的な形態としては機械的な振動に限定されるものではなく、後述するような光照射によって刺激を付与する方法や、機械的な振動と光照射を組み合わせた方法であってもよい。   Next, detailed steps of the stimulus applying step (STA) shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. In the following description, a stimulus application step using the protein crystal solution processing apparatus 1 shown in FIG. 1 is shown, and mechanical vibration application using a vibrator is used as a physical stimulus application method. However, the specific form of stimulus application is not limited to mechanical vibration, but a method of applying stimulus by light irradiation as described later, or a method of combining mechanical vibration and light irradiation. It may be.

まず操作・入力部8から処理動作を開始する旨の操作入力がなされると、制御部7から刺激付与手段である加振器5Aに動作指令が出力され、これにより容器2Aに対する刺激付与が開始される(ST1)。これと同時に、時間計測タイマRT1,時限タイマLTによる計時、遅れタイマDT1〜DT4による計時がスタートする。次いで遅れタイマDT1がタイムアップしたか否かが確認され(ST2)、ここでNOであれば次ステップをスキップして(ST4)に進み、YESであれば制御部7が加振器5Bに対して動作指令を出力することにより、容器2Bに対する刺激付与が開始される(ST3)。そしてこれとともに、時間計測タイマRT2による計時がスタートする。   First, when an operation input for starting a processing operation is performed from the operation / input unit 8, an operation command is output from the control unit 7 to the vibrator 5A serving as a stimulus applying unit, thereby starting to give a stimulus to the container 2A. (ST1). At the same time, time measurement by the time measurement timer RT1, time limit timer LT and time measurement by the delay timers DT1 to DT4 are started. Next, it is confirmed whether or not the delay timer DT1 has timed up (ST2). If NO here, the next step is skipped and proceeds to (ST4), and if YES, the control unit 7 controls the vibrator 5B. By outputting the operation command, the stimulus application to the container 2B is started (ST3). At the same time, the time measurement by the time measurement timer RT2 starts.

この後遅れタイマDT2がタイムアップしたか否かが確認され(ST4)、ここでNOであれば、次ステップをスキップして(ST6)に進み、YESであれば、制御部7が加振器5Cに対して動作指令を出力することにより、容器2Cに対する刺激付与が開始される(ST5)。そしてこれとともに、時間計測タイマRT3による計時がスタートする。次いで遅れタイマDT3がタイムアップしたか否かが確認され(ST6)、ここでNOであれば、次ステップをスキップして(ST8)に進み、YESであれば、制御部7が加振器5Dに対して動作指令を出力することにより、容器2Dに対する刺激付与が開始される(ST7)。そしてこれとともに、時間計測タイマRT4による計時がスタートする。   Thereafter, it is confirmed whether or not the delay timer DT2 has timed up (ST4). If NO in this case, the next step is skipped and the process proceeds to (ST6). By outputting an operation command to 5C, stimulus application to container 2C is started (ST5). At the same time, the time measurement by the time measurement timer RT3 starts. Next, it is confirmed whether or not the delay timer DT3 has timed up (ST6). If NO in this case, the next step is skipped (ST8), and if YES, the control unit 7 controls the vibrator 5D. By outputting an operation command to, stimulus application to the container 2D is started (ST7). At the same time, the time measurement by the time measurement timer RT4 starts.

この後さらに遅れタイマDT4がタイムアップしたか否かが確認され(ST8)、ここでNOであれば次ステップをスキップして(ST10)に進み、YESであれば、制御部7が加振器5Eに対して動作指令を出力することにより、容器2Eに対する刺激付与が開始される(ST9)。そしてこれとともに、時間計測タイマRT5による計時がスタートする。次いで、白濁検出センサ6によって容器2Aにおける混合液3内の白濁が検出されたか否かを確認する。ここでYESであれば、全ての容器2に対する刺激付与を停止するとともに、全てのタイマを停止する(ST12)。そして時間計測タイマRT1からRT5によって計測された各容器2への刺激付与時間の計測結果を表示部9に表示して、全ての処理を終了する。   Thereafter, it is confirmed whether or not the delay timer DT4 has timed up (ST8). If NO here, the next step is skipped (ST10), and if YES, the control unit 7 causes the vibrator to vibrate. By outputting an operation command to 5E, stimulus application to container 2E is started (ST9). At the same time, the time measurement by the time measurement timer RT5 starts. Subsequently, it is confirmed whether the cloudiness in the liquid mixture 3 in the container 2A is detected by the cloudiness detection sensor 6. If YES here, the stimulus application to all the containers 2 is stopped and all the timers are stopped (ST12). Then, the measurement result of the stimulus application time to each container 2 measured by the time measurement timers RT1 to RT5 is displayed on the display unit 9, and all the processes are completed.

また(ST10)にてNOであれば、時限タイマLTがタイムアップしたか否かを確認し(ST11)、未だタイムアップしていない場合には(ST2)に戻って同様の処理ステップを反復実行する。(ST11)においてタイムアップしている場合には、蛋白質溶液の処理装置1による処理継続時間が所定の上限時間に到達していると判断し、全ての容器2に対する刺激付与を停止するとともに、全てのタイマを停止する(ST14)。次いで所定の上限時間が経過した後においてもなお白濁未検出である旨を表示部9に表示して、全ての処理を終了する。   If (NO) in (ST10), it is confirmed whether or not the time limit timer LT has timed up (ST11). If the time has not yet expired, the process returns to (ST2) and repeats the same processing steps. To do. When the time is up in (ST11), it is determined that the processing duration time of the protein solution processing apparatus 1 has reached a predetermined upper limit time, and the stimulus application to all the containers 2 is stopped, and all The timer is stopped (ST14). Next, after the predetermined upper limit time has elapsed, a message indicating that no cloudiness has been detected is displayed on the display unit 9, and all the processes are terminated.

このようにして5つの容器2A〜2Eに収納された混合液3を対象として刺激付与を実行することにより、図4に示すように、刺激が付与された付与時間がそれぞれ異なる5種類のサンプルS1〜S5が準備される。すなわちサンプルS1〜S5はそれぞれ、異なる付与時間Ts1〜Ts5だけ機械的な振動による刺激が付与されており、付与時間Ts1
〜Ts5の相互には、遅れタイマ(DT1〜DT4)によって設定される遅れ時間に相当する時間差がある。これらのサンプルS1〜S5は、保管工程(STB)にてインキュベータなどの装置によって所定の環境条件下で保管される。そしてこの保管工程を経たのち、観察工程(STC)において、サンプルS1〜S5を対象として混合液3内での結晶の有無が観察される。
In this way, by applying the stimulus to the mixed liquid 3 stored in the five containers 2A to 2E, as shown in FIG. 4, five types of samples S1 having different application times when the stimulus is applied are shown in FIG. -S5 are prepared. That is, each of the samples S1 to S5 is given stimulation by mechanical vibration for different application times Ts1 to Ts5, and the application time Ts1.
There is a time difference corresponding to the delay time set by the delay timers (DT1 to DT4) between -Ts5. These samples S1 to S5 are stored under predetermined environmental conditions by an apparatus such as an incubator in a storage step (STB). And after passing through this storage process, in the observation process (STC), the presence or absence of crystals in the mixed liquid 3 is observed for the samples S1 to S5.

ここでは、付与時間が最も長いサンプルS1(付与時間Ts1)には蛋白質結晶10が観察されず、2番目および3番目に長い付与時間に対応するサンプルS2,S3(付与時間Ts2,Ts3)において、蛋白質結晶10が観察されている。そして4番目および5番目に長い付与時間に対応するサンプルS4,S5(付与時間Ts4,Ts5)においては、蛋白質結晶10が観察されていない。このことより、蛋白質の結晶生成に最適の付与時間は、混合液3において白濁が検出されるに到る付与時間Ts1よりも短い時間であることが判る。   Here, the protein crystal 10 is not observed in the sample S1 having the longest application time (application time Ts1), and in the samples S2, S3 (application times Ts2, Ts3) corresponding to the second and third longest application times, Protein crystals 10 are observed. In the samples S4 and S5 corresponding to the fourth and fifth longest application times (application times Ts4 and Ts5), the protein crystal 10 is not observed. From this, it can be seen that the optimum application time for protein crystal formation is shorter than the application time Ts1 until the cloudiness is detected in the mixed solution 3.

すなわち、図2,図4に示す蛋白質結晶の作製方法は、蛋白質溶液に所定の処理を行うことにより生成された結晶核を成長させて蛋白質の結晶を作製する蛋白質結晶の作製方法であって、蛋白質溶液3aおよび結晶化溶液3bを含む混合液3を収納した複数の容器2を準備し、複数の容器2のうちの特定の容器2A内の混合液3に対して結晶核の生成を促進するための刺激の付与を開始し、特定の容器2A内の混合液3に対する刺激の付与を開始した後、他の容器2内の混合液3に対して刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始するようにしている。そして特定の容器2A内の混合液3の変化を監視する過程において、混合液3の変化が検出されたならば、全ての容器2内の混合液3に対する刺激の付与を停止し、刺激を付与された複数の容器2内の混合液3を所定条件下で保管することにより、複数の容器2内の混合液3中に生成された結晶核を成長させて蛋白質結晶を作製するようにしている。なお本実施の形態においては、前述のように混合液3の変化は混合液3の白濁であり、この白濁を白濁検出センサ6によって光学的に検出するようにしている。   That is, the protein crystal production method shown in FIGS. 2 and 4 is a protein crystal production method for producing a protein crystal by growing crystal nuclei generated by performing a predetermined treatment on a protein solution, A plurality of containers 2 containing a mixture 3 containing a protein solution 3a and a crystallization solution 3b are prepared, and the generation of crystal nuclei is promoted with respect to the mixture 3 in a specific container 2A among the plurality of containers 2. After the start of giving the stimulus for the liquid mixture 3 in the specific container 2A, the stimulus is given to the liquid mixture 3 in the other container 2 at a predetermined time interval. It is supposed to start sequentially. In the process of monitoring the change of the liquid mixture 3 in the specific container 2A, if a change in the liquid mixture 3 is detected, the application of the stimulus to the liquid mixture 3 in all the containers 2 is stopped and the stimulus is applied. By storing the mixed liquid 3 in the plurality of containers 2 under a predetermined condition, a crystal nucleus generated in the mixed liquid 3 in the plurality of containers 2 is grown to produce a protein crystal. . In the present embodiment, as described above, the change in the liquid mixture 3 is white turbidity of the liquid mixture 3, and this white turbidity is optically detected by the white turbidity detection sensor 6.

なお、前述の刺激付与手段および刺激付与開始手段、刺激付与停止手段の構成としては、図1に示す蛋白質溶液の処理装置1の構成例以外にも、図5に示す蛋白質溶液の処理装置1Aの構成を用いてもよい。図5において、蛋白質溶液の処理装置1Aは、容器収納部14、容器加振部16および容器移載機構20を備え、これらを制御部7によって制御する構成となっている。制御部7は蛋白質溶液の処理装置1に示す制御部7と同様に、4つの遅れタイマDT1〜DT4、時限タイマLT1および5つの時間計測タイマRT1〜RT5を内蔵しており、それぞれ蛋白質溶液の処理装置1におけるものと同様の機能を果たす。   In addition to the configuration example of the protein solution processing apparatus 1 shown in FIG. 1, the configurations of the above-described stimulus applying means, stimulus applying start means, and stimulus applying stop means include the protein solution processing apparatus 1A shown in FIG. A configuration may be used. In FIG. 5, the protein solution processing apparatus 1 </ b> A includes a container storage unit 14, a container vibration unit 16, and a container transfer mechanism 20, and these are controlled by the control unit 7. The control unit 7 includes four delay timers DT1 to DT4, a time limit timer LT1, and five time measurement timers RT1 to RT5, as in the control unit 7 shown in the protein solution processing apparatus 1. It performs the same function as in the device 1.

容器収納部14は基部14a上に容器保持部15を載置して構成されており、容器保持部15に設けられた複数の保持孔15aには、振動付与処理前の混合液3を収納した複数の容器2が保持されている。容器加振部16は、加振器18上に容器保持部17を結合した構成となっており、容器保持部17に設けられた複数の保持孔17aには、振動付与対象の混合液3を収納した複数の容器2が保持される。制御部7によって加振器18を作動させた状態で、容器保持部17に容器2を保持させることにより、当該容器2には機械的な振動が付与される。容器加振部16において、最初に移載される容器2Aが保持される位置には、蛋白質溶液の処理装置1と同様の白濁検出センサ6が配設されており、容器2Aに収納された混合液3の変化である白濁を光学的に検出することができるようになっている。   The container storage portion 14 is configured by placing a container holding portion 15 on a base portion 14a. The plurality of holding holes 15a provided in the container holding portion 15 store the mixed liquid 3 before the vibration applying process. A plurality of containers 2 are held. The container vibration unit 16 has a structure in which a container holding unit 17 is coupled to a vibrator 18, and the liquid mixture 3 to be subjected to vibration is placed in a plurality of holding holes 17 a provided in the container holding unit 17. A plurality of stored containers 2 are held. In a state where the vibrator 18 is operated by the control unit 7, the container 2 is held by the container holding unit 17, whereby mechanical vibration is applied to the container 2. In the container oscillating unit 16, a white turbidity detection sensor 6 similar to the protein solution processing apparatus 1 is disposed at a position where the container 2A to be transferred first is held, and the mixing contained in the container 2A. The white turbidity that is the change of the liquid 3 can be optically detected.

容器収納部14および容器加振部16の上方には、移動テーブル21に沿って移載ヘッド22を水平移動させる構成の容器移載機構20が配設されている。移載ヘッド22は、昇降機構23によって昇降する昇降軸24の下端部に、把持機構25を装着した構成とな
っている。把持機構25は2つの把持チャック25aによって容器2を把持可能となっており、このような構成の容器移載機構20を制御部7によって制御することにより、容器収納部14に保持された容器2を容器加振部16に移載することができる。図5では、当初容器収納部14に保持されていた5つの容器2A、2B,2C,2D,2Eのうち、容器2A、2Bが容器加振部16に移載されて、容器保持部17に保持された状態を示している。
A container transfer mechanism 20 configured to horizontally move the transfer head 22 along the moving table 21 is disposed above the container storage unit 14 and the container excitation unit 16. The transfer head 22 has a configuration in which a gripping mechanism 25 is attached to a lower end portion of a lifting shaft 24 that is lifted and lowered by a lifting mechanism 23. The gripping mechanism 25 can grip the container 2 by two gripping chucks 25 a, and the container transfer mechanism 20 having such a configuration is controlled by the control unit 7, whereby the container 2 held in the container storage unit 14. Can be transferred to the container excitation unit 16. In FIG. 5, among the five containers 2 </ b> A, 2 </ b> B, 2 </ b> C, 2 </ b> D, and 2 </ b> E initially held in the container storage unit 14, the containers 2 </ b> A and 2 </ b> B are transferred to the container vibration unit 16 and are transferred to the container holding unit 17. The held state is shown.

制御部7によって容器移載機構20の移載動作を制御する際には、蛋白質溶液の処理装置1Aの処理動作開始によって制御部7から容器移載機構20に対して動作指令が出力され、これによりまず最初に容器2Aが容器収納部14から容器加振部16に移載される。次いで、遅れタイマDT1〜DT4が順次タイムアップするたびに、容器2B、2C,2D,2Eの順で順次容器収納部14から容器加振部16に移載される。このとき、加振器18による振動付与が継続していることにより、容器加振部16に順次移載される容器2に対して、遅れタイマDT1〜DT4のそれぞれに設定された遅れ時間の時間間隔で順次振動付与が開始される。これにより、単一の加振器18によって複数の容器2に対して異なる付与時間で振動を付与することが可能となっている。   When the transfer operation of the container transfer mechanism 20 is controlled by the control unit 7, an operation command is output from the control unit 7 to the container transfer mechanism 20 by the start of the processing operation of the protein solution processing apparatus 1A. First, the container 2A is transferred from the container storage unit 14 to the container vibration unit 16. Next, each time the delay timers DT1 to DT4 time up, the containers 2B, 2C, 2D, and 2E are sequentially transferred from the container storage unit 14 to the container vibration unit 16. At this time, due to the continued application of vibration by the vibrator 18, the delay times set in the delay timers DT <b> 1 to DT <b> 4 for the containers 2 sequentially transferred to the container exciting unit 16. Sequential vibrations are started at intervals. Thereby, it is possible to apply vibration to the plurality of containers 2 with different application times by the single vibrator 18.

すなわちこの構成においては、遅れタイマDT1〜DT4を備えた制御部7および容器移載機構20が、刺激付与手段である加振器18による刺激の付与を、複数の容器2のうち特定の容器2Aから開始させ、この後他の容器2内の混合液3に対して刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始させる刺激付与開始手段となっている。また制御部7は、複数の容器2のうち特定の容器2Aにおける混合液3の変化を検出した検出結果に基づいて、全ての複数の容器2について容器2内の混合液3に対する刺激の付与を停止させる刺激付与停止手段として機能している。そしてこの刺激付与停止手段は、特定の容器2Aを対象として混合液3の変化を検出する検出手段である白濁検出センサ6の検出結果に基づいて、刺激の付与を停止させる構成となっている。   In other words, in this configuration, the control unit 7 and the container transfer mechanism 20 including the delay timers DT1 to DT4 apply the stimulus by the vibrator 18 that is the stimulus applying means to the specific container 2A among the plurality of containers 2. Then, the stimulus application starting means for sequentially starting the application of the stimulus to the mixed liquid 3 in the other container 2 after a predetermined time interval is provided. Moreover, the control part 7 gives the irritation | stimulation with respect to the liquid mixture 3 in the container 2 about all the some containers 2 based on the detection result which detected the change of the liquid mixture 3 in specific container 2A among the some containers 2. FIG. It functions as a stimulus application stopping means for stopping. The stimulus application stopping unit is configured to stop applying the stimulus based on the detection result of the white turbidity detection sensor 6 which is a detection unit that detects a change in the liquid mixture 3 for the specific container 2A.

また蛋白質溶液の処理装置1、蛋白質溶液の処理装置1Aにおいては、混合液3内に結晶核を生成するための物理的な刺激として、加振器による機械的な振動を付与する例を示したが、物理的な刺激としては振動には限定されず、光を照射することによっても同様の効果を得ることができる。光照射の光源としては、紫外線光源、レーザ光光源、水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプなどを用いる。このように、光照射によって物理的な刺激の付与を行う構成例について、図6,図7を参照して説明する。   Further, in the protein solution processing apparatus 1 and the protein solution processing apparatus 1A, an example in which mechanical vibration by a vibrator is applied as a physical stimulus for generating crystal nuclei in the mixed solution 3 is shown. However, the physical stimulus is not limited to vibration, and the same effect can be obtained by irradiating light. As a light source for light irradiation, an ultraviolet light source, a laser light source, a mercury lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, or the like is used. In this way, a configuration example in which physical stimulation is applied by light irradiation will be described with reference to FIGS.

まず図6に示す蛋白質溶液の処理装置1Bは、容器2を保持するための保持孔30aが平面配置で複数設けられた容器保持部30を備えており、容器保持部30は、複数の容器2を保持可能となっている。容器保持部30の上方には、各保持孔30aの位置に対応して、個別に点灯制御が可能な複数の光源部32A,32B,32C,32Eが配設されており、保持孔30aに容器2A,2B,2C,2D,2Eをそれぞれ保持させた状態において、光源部32A,32B,32C,32Eは、容器2A,2B,2C,2D,2Eの上方に位置する。   First, the protein solution processing apparatus 1B shown in FIG. 6 includes a container holding unit 30 in which a plurality of holding holes 30a for holding the container 2 are provided in a planar arrangement, and the container holding unit 30 includes a plurality of containers 2. Can be held. Above the container holding part 30, a plurality of light source parts 32A, 32B, 32C, and 32E that can be individually controlled for lighting are arranged in correspondence with the positions of the holding holes 30a. In a state where 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E are held, the light source units 32A, 32B, 32C, and 32E are positioned above the containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E.

容器保持部30において、保持孔30aの両側には遮光部31が立設されており、容器2A,2B,2C,2D,2Eは、それぞれその両側を遮光部31によって遮蔽される。これにより隣接する光源から照射される光や外部からの光が各容器2に照射されることを防止するようになっている。これら複数の容器2のうち、特定の容器2Aには蛋白質溶液の処理装置1と同様の白濁検出センサ6が配設されており、容器2Aに収納された混合液3内における白濁など、混合液3の変化を光学的に検出することができるようになっている。   In the container holding part 30, light shielding parts 31 are erected on both sides of the holding hole 30a. The containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E are shielded by the light shielding part 31 on both sides. Thereby, the light irradiated from the adjacent light source and the light from the outside are prevented from being irradiated to each container 2. Among these containers 2, a specific container 2A is provided with a white turbidity detection sensor 6 similar to the protein solution processing apparatus 1, and a mixed liquid such as a white turbidity in the mixed liquid 3 stored in the container 2A. The change of 3 can be detected optically.

光源部32A,32B,32C,32Eは制御部7によって個別に点灯制御され、白濁検出センサ6の検出結果は制御部7に伝達される。制御部7の構成は、蛋白質溶液の処理装置1に示す制御部7と同様に、4つの遅れタイマDT1〜DT4、時限タイマLT1および5つの時間計測タイマRT1〜RT5を内蔵している。制御部7によって光源部32A,32B,32C,32Eを点灯させる際には、まず最初に光源部32Aを点灯して容器2Aに対する光照射を開始する。次いで遅れタイマDT1〜DT4が順次タイムアップするたびに、光源部32B、32C,32D,32Eをこの順序で順次点灯させる。これにより、複数の容器2A,2B,2C,2D,2Eに対して、対応した各光源部による光の照射が所定の時間間隔を置いて順次開始される。そして白濁検出センサ6が容器2A内の混合液3における白濁を検出することにより、制御部7は全ての光源部32B、32C,32D,32Eの点灯を停止させ、これにより、容器2A,2B,2C,2D,2Eに対する光照射は停止する。   The light sources 32A, 32B, 32C, and 32E are individually controlled to be turned on by the controller 7, and the detection result of the cloudiness detection sensor 6 is transmitted to the controller 7. The configuration of the control unit 7 includes four delay timers DT1 to DT4, a time limit timer LT1, and five time measurement timers RT1 to RT5, as in the control unit 7 shown in the protein solution processing apparatus 1. When the light source units 32A, 32B, 32C, and 32E are turned on by the control unit 7, first, the light source unit 32A is turned on to start light irradiation on the container 2A. Next, each time the delay timers DT1 to DT4 time up, the light source units 32B, 32C, 32D, and 32E are sequentially turned on in this order. Thereby, the irradiation of light by the corresponding light source units is sequentially started with a predetermined time interval with respect to the plurality of containers 2A, 2B, 2C, 2D, 2E. Then, when the white turbidity detection sensor 6 detects the white turbidity in the mixed liquid 3 in the container 2A, the control unit 7 stops the lighting of all the light source parts 32B, 32C, 32D, 32E, thereby the containers 2A, 2B, Light irradiation to 2C, 2D, and 2E is stopped.

すなわち上記構成において、光源部32A,32B,32C,32D,32Eおよびこれらを作動させる制御部7は、容器保持部30に保持された容器2内の混合液3に対して結晶核の生成を促進するための刺激の付与としての光照射を行う刺激付与手段となっている。遅れタイマDT1〜DT4を備えた制御部7は、刺激付与手段である光源部32A,32B,32C,32D,32Eによる光照射を、複数の容器2のうち特定の容器2Aから開始させ、この後他の容器2内の混合液に対する光照射を所定の時間間隔を置いて順次開始させる刺激付与開始手段となっている。また制御部7は、複数の容器2のうち特定の容器2Aにおける混合液3の変化を検出した検出結果に基づいて、全ての複数の容器2について容器2内の混合液3に対する光照射を停止させる刺激付与停止手段として機能している。そしてこの刺激付与停止手段は、特定の容器2Aを対象として混合液3の変化を検出する検出手段である白濁検出センサ6の検出結果に基づいて、光照射を停止させる構成となっている。   That is, in the above configuration, the light source units 32A, 32B, 32C, 32D, and 32E and the control unit 7 that operates them promote the generation of crystal nuclei with respect to the liquid mixture 3 in the container 2 held in the container holding unit 30. It is a stimulus imparting means for performing light irradiation as a stimulus imparting to do. The control unit 7 including the delay timers DT1 to DT4 starts the light irradiation by the light source units 32A, 32B, 32C, 32D, and 32E as the stimulus applying means from a specific container 2A among the plurality of containers 2, and thereafter It is a stimulus application starting means for sequentially starting light irradiation with respect to the mixed liquid in the other container 2 at predetermined time intervals. Further, the control unit 7 stops light irradiation on the mixed liquid 3 in the containers 2 for all the plurality of containers 2 based on the detection result of detecting the change of the mixed liquid 3 in the specific container 2A among the plurality of containers 2. It functions as a stimulus application stop means. The stimulus application stopping unit is configured to stop the light irradiation based on the detection result of the white turbidity detection sensor 6 which is a detecting unit for detecting the change of the mixed liquid 3 for the specific container 2A.

また図7に示す蛋白質溶液の処理装置1Cは、図6の蛋白質溶液の処理装置1Bにおいては個別に点灯制御される光源部32A、32B、32C,32D,32Eに代えて、容器2A,2B,2C,2D,2Eの上方に配置された常時点灯する共通の光源部32を備えている。光源部32と容器2A,2B,2C,2D,2Eとの間には、個別に開閉制御可能なシャッタ33A、33B、33C,33D,33Eが配設されており、シャッタ33A、33B、33C,33D,33Eを制御部7によって個別に開閉制御することにより、光源部32からの光を、シャッタ33A、33B、33C,33D,33Eのうち開放状態となったシャッタのみを介して、容器2A,2B,2C,2D,2Eに選択的に照射することができるようになっている。   In addition, the protein solution processing apparatus 1C shown in FIG. 7 replaces the light source units 32A, 32B, 32C, 32D, and 32E that are individually controlled in the protein solution processing apparatus 1B of FIG. A common light source unit 32 is provided above 2C, 2D, and 2E. Between the light source unit 32 and the containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E, shutters 33A, 33B, 33C, 33D, and 33E that can be individually controlled to open and close are disposed, and the shutters 33A, 33B, 33C, and 33D and 33E are individually controlled to be opened and closed by the control unit 7, so that the light from the light source unit 32 can be transferred to the containers 2A and 2A only through the shutters that are opened among the shutters 33A, 33B, 33C, 33D, and 33E. 2B, 2C, 2D, and 2E can be selectively irradiated.

蛋白質溶液の処理装置1Cによる処理作業に際しては、まず光源部32を点灯させた状態において、制御部7によってシャッタ33Aを開放して、容器2Aに対する光照射を開始する。次いで遅れタイマDT1〜DT4が順次タイムアップするたびに、シャッタ33B、33C,33D,33Eをこの順序で順次開放させる。これにより、複数の容器2A,2B,2C,2D,2Eに対して光源部32による光の照射が所定の時間間隔を置いて順次開始される。そして白濁検出センサ6が容器2A内の混合液3における白濁を検出することにより、制御部7は全てのシャッタ33A、33B、33C,33D,33Eを閉止して光源部32からの光を遮光する。これにより、容器2A,2B,2C,2D,2Eに対する光照射は停止する。   In the processing operation by the protein solution processing apparatus 1C, first, in a state where the light source unit 32 is turned on, the control unit 7 opens the shutter 33A to start light irradiation on the container 2A. Next, every time the delay timers DT1 to DT4 time up sequentially, the shutters 33B, 33C, 33D, and 33E are sequentially opened in this order. Thereby, the light irradiation by the light source unit 32 is sequentially started at predetermined time intervals with respect to the plurality of containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E. Then, when the white turbidity detection sensor 6 detects white turbidity in the mixed liquid 3 in the container 2A, the control unit 7 closes all the shutters 33A, 33B, 33C, 33D, 33E and blocks the light from the light source unit 32. . Thereby, the light irradiation with respect to the containers 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E is stopped.

すなわち上記構成において、光源部32は容器保持部30に保持された容器2内の混合液3に対して結晶核の生成を促進するための刺激の付与としての光照射を行う刺激付与手段となっている。また遅れタイマDT1〜DT4を備え、シャッタ33A,33B,33C,33D,33Eの開閉制御を行う制御部7は、刺激付与手段である光源部32による
光照射を、複数の容器2のうち特定の容器2Aから開始させ、この後他の容器2内の混合液3に対する光照射を所定の時間間隔を置いて順次開始させる刺激付与開始手段となっている。また制御部7は、複数の容器2のうち特定の容器2Aにおける液体の変化を検出した検出結果に基づいて、全ての複数の容器2について容器2内の混合液3に対する光照射を停止させる刺激付与停止手段として機能している。そしてこの刺激付与停止手段は、特定の容器2を対象として混合液3の変化を検出する検出手段である白濁検出センサ6の検出結果に基づいて、光照射を停止させる構成となっている。
That is, in the above configuration, the light source unit 32 serves as a stimulus applying unit that performs light irradiation as a stimulus for promoting the generation of crystal nuclei with respect to the mixed solution 3 in the container 2 held in the container holding unit 30. ing. The control unit 7 that includes delay timers DT1 to DT4 and controls the opening and closing of the shutters 33A, 33B, 33C, 33D, and 33E performs light irradiation by the light source unit 32, which is a stimulus applying unit, among a plurality of containers 2. It is a stimulus application starting means that starts from the container 2A and thereafter sequentially starts light irradiation on the mixed liquid 3 in the other container 2 at predetermined time intervals. Moreover, the control part 7 is the stimulus which stops light irradiation with respect to the liquid mixture 3 in the container 2 about all the some containers 2 based on the detection result which detected the change of the liquid in specific container 2A among the some containers 2. It functions as a grant stop means. The stimulus application stopping unit is configured to stop the light irradiation based on the detection result of the white turbidity detection sensor 6 which is a detecting unit for detecting the change of the mixed liquid 3 for the specific container 2.

なお上記各実施例において、蛋白質溶液の処理装置1、蛋白質溶液の処理装置1Aでは混合液3への刺激を付与する方法として、機械的な振動を付与するようにしており、また蛋白質溶液の処理装置1B、蛋白質溶液の処理装置1Cでは、光照射によって混合液3に対して刺激を付与するようにしているが、図2,図4に示す蛋白質結晶の製造方法において、機械的な振動の付与と光照射とを組み合わせることによって混合液3に刺激を付与するようにしてもよい。   In each of the above-described embodiments, the protein solution processing apparatus 1 and the protein solution processing apparatus 1A provide mechanical vibration as a method of applying stimulation to the mixed solution 3, and also process the protein solution. In the apparatus 1B and the protein solution processing apparatus 1C, stimulation is applied to the mixed solution 3 by light irradiation. However, in the method for producing a protein crystal shown in FIGS. Stimulation may be applied to the liquid mixture 3 by combining light irradiation.

次に本実施の形態1に示す蛋白質結晶の製造方法における刺激の付与時間と結晶化促進度合いとの関連を実証するために行った試験例について、図8を参照して説明する。ここでは、蛋白質溶液であるLysozyme(リゾチーム)溶液と結晶化溶液とを混合した混合液に対して、光照射による刺激を付与することにより混合液内において蛋白質の結晶化を行わせるようにしている。   Next, a test example carried out to demonstrate the relationship between the stimulus application time and the degree of crystallization promotion in the protein crystal production method shown in the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, the protein crystallization is performed in the mixed solution by applying stimulation by light irradiation to a mixed solution obtained by mixing a lysozyme (lysozyme) solution that is a protein solution and a crystallization solution. .

実験手順を説明する。まず、マイクロプレートの各ウェルにパラフィンオイルを100μl注ぎ、ウェルのオイル中で結晶化溶液である1.4MNaCl・0.2%PEG8000(50mM酢酸緩衝液pH4.3)と、蛋白質溶液である14mg/mlLysozyme(50mM酢酸緩衝液pH4.3)を等量混合した。(最終濃度:7mg/mlLysozyme、0.7MNaCl・0.1%PEG8000)。ここでは、7通りの異なる光照射時間について試験を行うため、サンプルS1〜S7の7通りのサンプルを作成した。   The experimental procedure will be described. First, 100 μl of paraffin oil was poured into each well of a microplate, and 1.4 M NaCl · 0.2% PEG 8000 (50 mM acetate buffer pH 4.3) as a crystallization solution and 14 mg / ml as a protein solution in the well oil. An equal amount of ml Lysozyme (50 mM acetate buffer pH 4.3) was mixed. (Final concentration: 7 mg / ml Lysozyme, 0.7 M NaCl.0.1% PEG8000). Here, seven types of samples S1 to S7 were prepared in order to perform tests for seven different light irradiation times.

次いでマイクロプレートのウェル中の混合液に対して、オイル越しにキセノンランプによって光照射した。照射時間はサンプルS1〜S7について、それぞれ0、0.5、1、1.5、2、3、4分である。そして光照射後のウェル中における白濁の有無を目視判定した結果、照射時間3〜4分頃より白濁が認められた。この後、各ウェルに対して2000rpmの回転数により加振した後、温度20℃、湿度50%の環境下で1日間保管して結晶生成を行わせた。そしてウェル内を観察することにより、混合液内における結晶化促進度合いを判定した。ここでは、短辺が20μm以上のものを蛋白質の結晶と定義している。   Next, the mixed solution in the well of the microplate was irradiated with light by an xenon lamp through oil. The irradiation time is 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4 minutes for samples S1 to S7, respectively. And as a result of visually judging the presence or absence of the cloudiness in the well after light irradiation, the cloudiness was recognized from about 3 to 4 minutes of irradiation time. Thereafter, each well was vibrated at a rotational speed of 2000 rpm, and then stored in an environment of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50% for 1 day to generate crystals. Then, the degree of crystallization promotion in the mixed solution was determined by observing the inside of the well. Here, one having a short side of 20 μm or more is defined as a protein crystal.

なお、白濁の判定は、目視結果が以下の判定基準に示すX、△、○の3段階のいずれに該当するかによって決定した。すなわち、全く白濁が認められない場合はX判定、白濁かどうか疑わしい場合には△判定、目視可能な白濁が認められる場合には○判定とした。また結晶化促進度合いの判定は、目視結果が以下の判定基準に示す0、1、2の3段階のいずれに該当するかによって決定した。すなわち、光照射時間0分で加振なしのサンプル1と同等である場合には0判定、サンプル1に対して結晶出現頻度・結晶数とも僅かに増大している場合には1判定、サンプル1に対して結晶出現頻度・結晶数とも明らかに増大している場合には2判定とした。   The determination of cloudiness was determined based on whether the visual result corresponds to any of the three stages of X, Δ, and ◯ shown in the following criteria. That is, X was determined when no cloudiness was observed at all, Δ determination was made when doubtful as to cloudiness, and ○ determination was made when visible cloudiness was observed. In addition, the degree of crystallization promotion was determined depending on whether the visual result corresponds to one of three stages 0, 1, and 2 shown in the following criteria. That is, when the light irradiation time is equal to sample 1 with no vibration at 0 minutes, 0 is determined, and when both the crystal appearance frequency and the number of crystals are slightly increased with respect to sample 1, 1 is determined. On the other hand, when both the crystal appearance frequency and the number of crystals were clearly increased, 2 judgments were made.

図8に示すように、白濁は光照射時間が長いサンプルS6,S7にて検出されており、白濁の発生にはある程度以上の刺激付与時間の経過が必要であることが判る。これに対し、1日後の結晶化促進度合は、サンプルS2,S5において1判定、サンプルS3,S4
において2判定となっている。すなわち刺激付与時間との関連において結晶化促進度合は白濁の発生とは直接的な対応関係にはなく、白濁発生の前に刺激の付与を停止した方が、却って結晶化の促進度合いが良好であることが判る。すなわち、目視や光学的検知によって検出される白濁は、蛋白質結晶が成長したことを示す変化ではなく、結晶化に到る確率が高い結晶核を有効に生成させるには、白濁が発生に対応した刺激付与時間の経過より前に刺激付与を停止すればよい。例えば図8に示す実験例では、白濁が目視できる刺激付与時間の1/2〜1/4の時間に刺激付与時間を設定することによって、良好な結晶化促進効果が得られることを示している。
As shown in FIG. 8, white turbidity is detected in samples S6 and S7 having a long light irradiation time, and it can be seen that a certain period of stimulus application time is required for the occurrence of white turbidity. On the other hand, the degree of crystallization promotion after one day is determined as 1 in samples S2 and S5, and samples S3 and S4.
2 is determined. In other words, the degree of crystallization promotion is not directly related to the occurrence of white turbidity in relation to the stimulus application time, and the degree of crystallization promotion is better if the application of stimulus is stopped before the occurrence of white turbidity. I know that there is. In other words, the white turbidity detected by visual and optical detection is not a change indicating that the protein crystal has grown, but the white turbidity corresponds to the occurrence of turbidity in order to effectively generate crystal nuclei with a high probability of crystallization. The stimulus application may be stopped before the stimulus application time elapses. For example, the experimental example shown in FIG. 8 shows that a good crystallization promoting effect can be obtained by setting the stimulus applying time to 1/2 to 1/4 of the stimulus applying time at which white turbidity can be visually observed. .

(実施の形態2)
図9は本発明の実施の形態2の蛋白質結晶の作製方法の工程説明図、図10は本発明の実施の形態2における結晶化促進度合いの判定のために行われた試験結果の説明図である。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a process explanatory diagram of a method for producing a protein crystal according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an explanatory diagram of test results performed for determining the degree of crystallization promotion in the second embodiment of the present invention. is there.

実施の形態1においては、図2に示すように、蛋白質溶液3aと結晶化溶液3bとが予め混合された混合液3に対して刺激付与を行う例を示したが、本実施の形態2においては、図9に示すように、容器2に収納された蛋白質溶液3aを含む液体を刺激付与の対象とし、光照射や機械的な振動によって刺激が付与された後の蛋白質溶液3aを含む液体を、結晶化溶液3bと混合しするようにしている。すなわち実施の形態2においては、図2に示す刺激付与工程(STA)、保管工程(STB)、観察工程(STC)より成る処理フローと比較して、刺激付与工程と保管工程との間に結晶化溶液混合工程(STD)が追加された工程構成となっている。   In the first embodiment, as shown in FIG. 2, an example in which stimulation is applied to the mixed solution 3 in which the protein solution 3a and the crystallization solution 3b are mixed in advance has been described. As shown in FIG. 9, the liquid containing the protein solution 3a accommodated in the container 2 is a target for stimulation, and the liquid containing the protein solution 3a after the stimulation is applied by light irradiation or mechanical vibration. The crystallization solution 3b is mixed. That is, in the second embodiment, there is a crystal between the stimulus applying step and the storage step as compared to the processing flow including the stimulus applying step (STA), the storage step (STB), and the observation step (STC) shown in FIG. This is a process configuration to which a chemical solution mixing process (STD) is added.

結晶化溶液混合工程(STD)においては、結晶化溶液3bを含む液体3dが予め容れられた容器102に、刺激付与工程(STA)にて所定時間の刺激付与が行われた後の蛋白質溶液3aを含む液体3cを混合して、結晶化の対象となる混合液3を調製する。そして容器102内の混合液3を対象として、保管工程(STB)、観察工程(STC)が実行される。   In the crystallization solution mixing step (STD), the protein solution 3a after the stimulus is applied for a predetermined time in the stimulus applying step (STA) to the container 102 in which the liquid 3d containing the crystallization solution 3b is previously stored. A liquid 3c containing is mixed to prepare a liquid mixture 3 to be crystallized. And the storage process (STB) and the observation process (STC) are performed for the liquid mixture 3 in the container 102.

すなわち図9に示す蛋白質結晶の作製方法は、蛋白質溶液に所定の処理を行うことにより生成された結晶核を成長させて蛋白質の結晶を作製する蛋白質結晶の作製方法であって、蛋白質溶液3aを含む液体3cを収納した複数の容器2を準備し、これら複数の容器2のうちの特定の容器2A内の液体3cに対して結晶核の生成を促進するための刺激の付与を開始し、特定の容器2A内の液体3cに対する刺激の付与を開始した後、他の容器2内の液体3cに対して刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始し、特定の容器2A内の液体3cの変化を監視する過程において変化が検出されたならば、全ての容器2内の液体3cに対する刺激の付与を停止する。   That is, the protein crystal production method shown in FIG. 9 is a protein crystal production method for producing a protein crystal by growing crystal nuclei generated by performing a predetermined treatment on a protein solution. Preparing a plurality of containers 2 containing the liquid 3c to be included, and starting applying a stimulus for promoting the generation of crystal nuclei to the liquid 3c in the specific container 2A among the plurality of containers 2; After the application of the stimulus to the liquid 3c in the container 2A is started, the application of the stimulus to the liquid 3c in the other container 2 is started sequentially at predetermined time intervals, and the liquid 3c in the specific container 2A is started. If a change is detected in the process of monitoring the change, the application of the stimulus to the liquid 3c in all the containers 2 is stopped.

そして刺激を付与された複数の容器2内の液体3cを結晶化溶液3bを含む液体3dと混合した混合液3を所定条件下で保管することにより、複数の容器102内の混合液3中に生成された結晶核を成長させて蛋白質結晶を作製するようにしている。また液体3cに対して付与される刺激が、光または機械的な振動のいずれかもしくはこれらの組み合わせであること、さらに液体3cに生じる変化が液体3cの白濁であり、この白濁を光学的に検出することも、実施の形態1と同様である。   Then, by storing the liquid mixture 3 obtained by mixing the liquid 3c in the plurality of containers 2 to which the stimulus is applied with the liquid 3d including the crystallization solution 3b under a predetermined condition, the liquid mixture 3 in the plurality of containers 102 is stored in the liquid mixture 3 in the plurality of containers 102. The produced crystal nucleus is grown to produce a protein crystal. In addition, the stimulus applied to the liquid 3c is either light or mechanical vibration or a combination thereof, and the change that occurs in the liquid 3c is cloudiness of the liquid 3c, and this cloudiness is optically detected. This is also the same as in the first embodiment.

次に本実施の形態2に示す蛋白質結晶の製造方法における刺激の付与時間と結晶化促進度合いとの関連を実証するために行った試験例について、図10を参照して説明する。ここでは、蛋白質溶液であるLysozyme(リゾチーム)溶液に対して光照射による刺激を付与した後、この蛋白質溶液と結晶化溶液を混合した混合液内において蛋白質の結晶化を行わせるようにしている。   Next, a test example conducted for demonstrating the relationship between the stimulus application time and the degree of crystallization promotion in the protein crystal production method shown in the second embodiment will be described with reference to FIG. Here, after stimulating light irradiation to a Lysozyme (lysozyme) solution that is a protein solution, the protein is crystallized in a mixed solution obtained by mixing the protein solution and the crystallization solution.

実験手順を説明する。まずLysozymeを等電点近傍のpHの緩衝液(100mMCAPS pH10.5)で0.3mg/mlに調整した。この操作により得られたLysozyme溶液を、光路長2mmの石英セルに800μl添加し、キセノンランプにて光照射した。ここでは、7通りの異なる光照射時間について試験を行うため、サンプルS1〜S7の7通りのサンプルを作成し、サンプルS1〜S7について、それぞれ0、1、2、4、6、8、16分の光照射時間で光照射を行った。そして光照射後の各サンプルについて白濁の有無を目視判定した結果、照射時間8分以上で白濁が認められた。   The experimental procedure will be described. First, Lysozyme was adjusted to 0.3 mg / ml with a buffer solution (100 mM CAPS pH 10.5) near the isoelectric point. 800 μl of the Lysozyme solution obtained by this operation was added to a quartz cell having an optical path length of 2 mm, and irradiated with light using a xenon lamp. Here, in order to perform tests for seven different light irradiation times, seven samples S1 to S7 are prepared, and 0, 1, 2, 4, 6, 8, and 16 minutes for samples S1 to S7, respectively. The light irradiation was performed for the light irradiation time of. And as a result of visually judging the presence or absence of white turbidity about each sample after light irradiation, white turbidity was recognized by irradiation time 8 minutes or more.

次いで33.11mg/mlLysozyme溶液(50mM酢酸緩衝液pH4.3)に、上記光照射後のLysozyme溶液を1/10容量の比率で混合し、濃度が約29.8mg/mlのLysozyme溶液を得た。そして得られたLysozyme溶液とを、結晶化溶液である1.4MNaCl・0.2%PEG8000(50mM酢酸緩衝液pH4.3)とを、予めパラフィンオイルで満たされたマイクロプレートのウェル内で等量混合し、結晶化プレートを作製した。   Next, the 33.11 mg / ml Lysozyme solution (50 mM acetate buffer pH 4.3) was mixed with the Lysozyme solution after the light irradiation at a ratio of 1/10 volume to obtain a Lysozyme solution having a concentration of about 29.8 mg / ml. . Then, the obtained Lysozyme solution and the crystallization solution of 1.4 M NaCl · 0.2% PEG 8000 (50 mM acetate buffer pH 4.3) in an equal amount in a well of a microplate previously filled with paraffin oil Mixed to prepare a crystallization plate.

この後、作製された結晶化プレートを温度20℃、湿度50%の環境下で3日間保管して結晶生成を行わせた。そしてウェル内を観察することにより、混合液内における結晶化促進度合いを判定した。ここでも同様に短辺が20μm以上のものを結晶と定義している。また、白濁の判定基準、結晶化促進度合いの判定基準についても、図8に示すものと同様である。   Thereafter, the produced crystallization plate was stored for 3 days in an environment of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50% to generate crystals. Then, the degree of crystallization promotion in the mixed solution was determined by observing the inside of the well. Here too, a crystal having a short side of 20 μm or more is defined as a crystal. Further, the determination standard for white turbidity and the determination standard for the degree of crystallization promotion are the same as those shown in FIG.

図10に示すように、白濁は光照射時間が長いサンプルS6,S7にて検出されており、この場合においても同様に白濁の発生にはある程度以上の刺激付与時間の経過が必要であることが判る。これに対し、3日後の結晶化促進度合は、サンプルS3において2判定、サンプルS4において1判定となっている。すなわちこの場合においても図8に示す例と同様に、刺激付与時間との関連において結晶化促進度合は白濁の発生とは直接的な対応関係にはなく、白濁発生の前に刺激の付与を停止した方が、却って結晶化の促進度合いが良好であることが判る。すなわち、目視や光学的検知によって検出される白濁は、蛋白質結晶が成長したことを示す変化ではなく、結晶化に到る確率が高い結晶核を有効に生成させるには、白濁が発生する刺激付与時間の経過より前に刺激付与を停止すればよい。例えば図10に示す実験例では、白濁が目視できる刺激付与時間の1/4程度の時間に刺激付与時間を設定することによって、良好な結晶化促進効果が得られることを示している。   As shown in FIG. 10, white turbidity is detected in samples S6 and S7 having a long light irradiation time. In this case as well, it is necessary that a certain period of stimulus application time elapses in order to generate white turbidity. I understand. On the other hand, the degree of crystallization promotion after 3 days is 2 in sample S3 and 1 in sample S4. That is, in this case as well, as in the example shown in FIG. 8, the degree of crystallization promotion is not directly related to the occurrence of cloudiness in relation to the stimulus application time, and the stimulus application is stopped before the occurrence of cloudiness. However, it can be seen that the degree of crystallization promotion is better. In other words, the white turbidity detected by visual or optical detection is not a change indicating that the protein crystal has grown, but it is a stimulus that causes white turbidity to effectively generate crystal nuclei with a high probability of crystallization. Stimulation may be stopped before the passage of time. For example, the experimental example shown in FIG. 10 shows that a good crystallization promoting effect can be obtained by setting the stimulus applying time to about ¼ of the stimulus applying time at which white turbidity can be visually observed.

上記説明したように、実施の形態1,2においては、蛋白質溶液を含む液体を収納した複数の容器2のうちの特定の容器2A内の液体に対する結晶化促進のための刺激の付与を開始した後、他の容器2内の液体に対して刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始し、特定の容器2A内の液体の変化を監視する過程において結晶化に関連して液体に生じる変化が検出されたならば、全ての容器2内の液体に対する刺激の付与を停止するようにしている。これにより、刺激付与時間の異なる液体を収納した複数の容器2、容器102が結晶化条件選別のためのサンプルとして準備される。   As described above, in the first and second embodiments, the application of the stimulus for promoting crystallization to the liquid in the specific container 2A among the plurality of containers 2 containing the liquid containing the protein solution is started. Thereafter, stimulus is sequentially applied to the liquid in the other container 2 at predetermined time intervals, and the liquid is generated in connection with crystallization in the process of monitoring the change of the liquid in the specific container 2A. If a change is detected, the application of the stimulus to the liquid in all the containers 2 is stopped. Thereby, the several container 2 and the container 102 which accommodated the liquid from which irritation | stimulation provision time differs are prepared as a sample for crystallization condition selection.

そしてこれらのサンプルを所定条件下で保管しこれら複数の容器2内の混合液中に生成された結晶核を成長させて蛋白質結晶を作製することにより、結晶化促進のための至適な刺激付与時間を見出すことが可能となる。したがって大量のサンプルを対象として試行錯誤的に結晶化条件を探ることを余儀なくされた従来技術と比較して、確度の高い蛋白質結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができる。   These samples are stored under predetermined conditions, and crystal nuclei generated in the mixed liquid in the plurality of containers 2 are grown to produce protein crystals, thereby providing optimum stimulation for promoting crystallization. It is possible to find time. Therefore, protein crystals can be produced by efficiently reaching high-accuracy protein crystallization conditions as compared with the prior art in which crystallization conditions are inevitably searched for a large amount of samples.

本発明の蛋白質溶液の処理装置および蛋白質結晶の作製方法は、確度の高い蛋白質結晶
化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができるという効果を有し、生化学分野などにおいて蛋白質の3次元立体構造解析に先立って行われる蛋白質結晶化処理において有用である。
The apparatus for treating a protein solution and the method for producing a protein crystal according to the present invention have the effect that the protein crystal can be produced by efficiently reaching a highly accurate protein crystallization condition. This is useful in protein crystallization treatment performed prior to the three-dimensional structure analysis.

本発明の実施の形態1の蛋白質溶液の処理装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the processing apparatus of the protein solution of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の蛋白質結晶の作製方法の工程説明図Process explanatory drawing of the manufacturing method of the protein crystal of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1の蛋白質結晶の作製方法における刺激付与工程のフロー図Flow chart of the stimulus imparting step in the protein crystal production method of Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1における結晶核の生成条件を示すフロー図Flow chart showing crystal nucleus generation conditions in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1の蛋白質溶液の処理装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the processing apparatus of the protein solution of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の蛋白質溶液の処理装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the processing apparatus of the protein solution of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の蛋白質溶液の処理装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the processing apparatus of the protein solution of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における結晶化促進度合いの判定のために行われた試験結果の説明図Explanatory drawing of the test result performed for determination of the crystallization promotion degree in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2の蛋白質結晶の作製方法の工程説明図Process explanatory drawing of the manufacturing method of the protein crystal of Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態2における結晶化促進度合いの判定のために行われた試験結果の説明図Explanatory drawing of the test result performed for determination of the crystallization promotion degree in Embodiment 2 of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B,1C 蛋白質溶液の処理装置
2,2A,2B,2C,2D,2E 容器
3 混合液
3a 蛋白質溶液
3b 結晶化溶液
3c,3d 液体
4A,4B,4C,4D,4E 容器保持部
5A,5B,5C,5D,5E 加振器
6 白濁検出センサ
10 蛋白質結晶
14 容器収納部
16 容器加振部
18 加振器
20 容器移載機構
30 容器保持部
32 光源部
32A,32B,32C,32D,32E 光源部
33A,33B,33C,33D,33E シャッタ
1, 1A, 1B, 1C Protein solution processing device 2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E Container 3 Mixed solution 3a Protein solution 3b Crystallized solution 3c, 3d Liquid 4A, 4B, 4C, 4D, 4E Container holding part 5A, 5B, 5C, 5D, 5E Exciter 6 Cloudiness detection sensor 10 Protein crystal 14 Container storage unit 16 Container excitation unit 18 Exciter 20 Container transfer mechanism 30 Container holding unit 32 Light source unit 32A, 32B, 32C, 32D, 32E Light source unit 33A, 33B, 33C, 33D, 33E Shutter

Claims (7)

蛋白質結晶の作製において蛋白質溶液に結晶核を生成するための所定の処理を行う蛋白質溶液の処理装置であって、
前記蛋白質溶液を含む液体を収納した溶液を複数個保持可能な容器保持部と、
前記容器保持部に保持された前記容器内の液体に対して結晶核の生成を促進するための刺激を付与する刺激付与手段と、
前記刺激付与手段による刺激の付与を、前記複数の容器のうち特定の容器から開始させ、この後他の容器内の液体に対して前記刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始させる刺激付与開始手段と、
前記複数の容器のうち特定の容器における前記液体の変化を検出した検出結果に基づいて、全ての前記複数の容器について容器内の液体に対する刺激の付与を停止させる刺激付与停止手段とを備えたことを特徴とする蛋白質溶液の処理装置。
A protein solution processing apparatus for performing a predetermined process for producing crystal nuclei in a protein solution in the production of a protein crystal,
A container holding unit capable of holding a plurality of solutions containing a liquid containing the protein solution;
Stimulus applying means for applying a stimulus for promoting the generation of crystal nuclei to the liquid in the container held in the container holding unit;
Stimulation in which stimulation is applied by the stimulation applying means from a specific container among the plurality of containers, and then the stimulation is sequentially applied to liquids in other containers at predetermined time intervals. Grant starting means;
Stimulation application stopping means for stopping the application of stimulation to the liquid in the containers for all the plurality of containers based on the detection result of detecting the change in the liquid in a specific container among the plurality of containers. A protein solution processing apparatus.
前記刺激付与停止手段は、前記特定の容器を対象として前記液体の変化を検出する検出手段の検出結果に基づいて、前記刺激の付与を停止させることを特徴とする請求項1記載の蛋白質溶液の処理装置。   2. The protein solution according to claim 1, wherein the stimulus application stopping unit stops applying the stimulus based on a detection result of a detection unit that detects a change in the liquid for the specific container. Processing equipment. 前記刺激付与停止手段は、特定の容器を観察する作業者が前記液体の変化を検出することにより行う所定の操作入力に基づいて、前記刺激の付与を停止させることを特徴とする請求項1記載の蛋白質溶液の処理装置。   2. The stimulus application stopping unit stops application of the stimulus based on a predetermined operation input performed by an operator observing a specific container by detecting a change in the liquid. Protein solution processing equipment. 蛋白質溶液に所定の処理を行うことにより生成された結晶核を成長させて蛋白質の結晶を作製する蛋白質結晶の作製方法であって、
前記蛋白質溶液および結晶化溶液を含む液体を収納した複数の容器を準備し、
前記複数の容器のうちの特定の容器内の液体に対して結晶核の生成を促進するための刺激の付与を開始し、
前記特定の容器内の前記液体に対しする刺激の付与を開始した後、他の容器内の液体に対して前記刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始し、
前記特定の容器内の液体の変化を監視する過程において前記変化が検出されたならば、全ての前記容器内の液体に対する前記刺激の付与を停止し、
前記刺激を付与された複数の容器内の前記液体を所定条件下で保管することにより、前記複数の容器内の前記液体中に生成された結晶核を成長させて前記蛋白質結晶を作製することを特徴とする蛋白質結晶の作製方法。
A protein crystal production method for producing a protein crystal by growing a crystal nucleus generated by performing a predetermined treatment on a protein solution,
Preparing a plurality of containers containing a liquid containing the protein solution and the crystallization solution;
Starting to give a stimulus for promoting the formation of crystal nuclei to the liquid in a specific one of the plurality of containers,
After starting to give a stimulus to the liquid in the specific container, sequentially start giving the stimulus to the liquid in another container at a predetermined time interval,
If the change is detected in the process of monitoring the change in the liquid in the specific container, stop applying the stimulus to the liquid in all the containers;
Storing the liquid in the plurality of containers provided with the stimulus under a predetermined condition to grow crystal nuclei generated in the liquid in the plurality of containers to produce the protein crystal. A method for producing a characteristic protein crystal.
蛋白質溶液に所定の処理を行うことにより生成された結晶核を成長させて蛋白質の結晶を作製する蛋白質結晶の作製方法であって、
前記蛋白質溶液を含む液体を収納した複数の容器を準備し、
前記複数の容器のうちの特定の容器内の液体に対して結晶核の生成を促進するための刺激の付与を開始し、
前記特定の容器内の前記液体に対する刺激の付与を開始した後、他の容器内の液体に対して前記刺激の付与を所定の時間間隔を置いて順次開始し、
前記特定の容器内の前記液体の変化を監視する過程において前記変化が検出されたならば、全ての前記容器内の液体に対する前記刺激の付与を停止し、
前記刺激を付与された複数の容器内の前記液体を結晶化溶液を含む液体と混合した混合液を所定条件下で保管することにより、前記複数の容器内の前記混合液中に生成された結晶核を成長させて前記蛋白質結晶を作製することを特徴とする蛋白質結晶の作製方法。
A protein crystal production method for producing a protein crystal by growing a crystal nucleus generated by performing a predetermined treatment on a protein solution,
Preparing a plurality of containers containing a liquid containing the protein solution;
Starting to give a stimulus for promoting the formation of crystal nuclei to the liquid in a specific one of the plurality of containers,
After starting to give a stimulus to the liquid in the specific container, sequentially start giving the stimulus to the liquid in another container at a predetermined time interval,
If the change is detected in the process of monitoring the change in the liquid in the particular container, stop applying the stimulus to the liquid in all the containers;
Crystals generated in the mixed liquid in the plurality of containers by storing a mixed liquid obtained by mixing the liquid in the plurality of stimulated containers with a liquid containing a crystallization solution under a predetermined condition. A method for producing a protein crystal, comprising growing a nucleus to produce the protein crystal.
前記刺激が、光または機械的な振動のいずれかもしくはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項4または5のいずれかに記載の蛋白質結晶の作製方法。   6. The method for producing a protein crystal according to claim 4, wherein the stimulus is either light or mechanical vibration, or a combination thereof. 前記変化が前記液体の白濁であり、この白濁を光学的に検出することを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の蛋白質結晶の作製方法。   The method for producing a protein crystal according to any one of claims 4 to 6, wherein the change is cloudiness of the liquid, and the cloudiness is optically detected.
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