JP3572322B2 - Equipment for making hanging drops of protein crystallization - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造ゲノム科学で用いられるタンパク質結晶化ハンギングドロップの作成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、構造生物学、特にタンパク質の立体構造を明らかにして物理化学的に生体の全機能を解明しようとする構造ゲノム科学が盛んに進められている。
【0003】
タンパク質の立体構造を明らかにするには、まずタンパク質を結晶化させることによりタンパク質結晶を得る試験を実施し、その後、得られたタンパク質結晶をX線構造回析することによってその立体構造を測定する。
【0004】
従って、タンパク質の立体構造を明らかにするには、まずそのタンパク質の結晶を造る必要があり、そのタンパク質の結晶化方式としては、良質な結晶が得られ易いハンギングドロップ蒸気拡散方式が知られている。
【0005】
ハンギングドロップ蒸気拡散方式は、タンパク質溶液と結晶化剤溶液を混合した混合ドロップを、結晶化剤溶液が充填された密閉容器内の上壁にぶら下げ、気相で隔てられた混合ドロップと過剰の結晶化剤溶液との間の結晶化剤濃度の平衡化を利用して、緩やかに混合ドロップ内でタンパク質の過飽和状態をつくり出して結晶化を実現するものである。
【0006】
タンパク質の結晶化方法は、今までに知られているさまざまなタンパク質の結晶化に成功した代表的な結晶化剤を用いて結晶化を試行する方法であり、結晶化の試行には、一種のタンパク質について、前記結晶化剤の種類を順次変更し、更に各結晶化剤の濃度を種々変更して結晶化条件を検索する作業を繰返す必要があり、膨大な数の試験が必要となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したようなタンパク質結晶化の試験は繁雑であり、多大の手数を要する。従って、このような繁雑なタンパク質結晶化試験を、初期条件の探索から最適条件の確立までに要する膨大な数に対し、手作業により繰返し実施していたのでは、膨大な人員と時間を要してしまい、構造ゲノム科学開発の要求に応えることができない。
【0008】
また、タンパク質溶液は高価であるために、多数の結晶化試験において一個の結晶化ドロップで使用するタンパク質量は極力少なくする必要がある。従って、タンパク質溶液や結晶化剤を微量にしかも精度良く取り扱う必要があるために取扱い作業が技術的に難しく、これによって更に作業能率が低下してしまうという問題を有していた。
【0009】
従って、タンパク質結晶化の試験過程を省人力化、効率化することは構造ゲノム科学を推し進める上で非常に重要になっている。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなしたもので、タンパク質結晶化試験を、省人力で高効率に行えるようにした、タンパク質結晶化ハンギングドロップの作成装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の溶液ポケットを有し、且つ各溶液ポケットの上部開口をアッパーガラスにより密閉可能なドロップ作成パレットと、
アッパーガラスを水平に支持し該アッパーガラスの上下面を反転可能なガラス反転支持装置と、
定置した前記ドロップ作成パレットの上部で前後・左右・上下に移動可能なエンドエフェクタ固定板と、
該エンドエフェクタ固定板に昇降可能に取付けられ、交換可能な中量用吸引チップにより別置した結晶化剤溶液器の結晶化剤溶液を所定量吸引して任意の溶液ポケットに供給する中量溶液分注装置と、
前記エンドエフェクタ固定板に昇降可能に取付けられ、交換可能な微量用吸引チップにより別置したタンパク質溶液器からタンパク質溶液を微量吸引して前記ガラス反転支持装置上のアッパーガラス上に供給することによりタンパク質ドロップを形成し、且つ別の微量用吸引チップにより前記結晶化剤溶液を微量吸引し前記タンパク質ドロップに供給・混合して混合ドロップを形成する微量溶液分注装置と、
前記エンドエフェクタ固定板に昇降可能に取付けられ、前記溶液ポケットの上部開口にグリースを塗布するグリース塗布装置と、
エンドエフェクタ固定板に昇降可能に取付けられ、前記ガラス反転支持装置のアッパーガラスを掴んで前記溶液ポケットの上部開口に載置するガラス着脱装置と、
を備えたことを特徴とするタンパク質結晶化ハンギングドロップの作成装置に係るものである。
【0012】
上記手段において、微量用吸引チップと中量用吸引チップのうちの少なくとも微量用吸引チップの先端位置を検出する先端検出器を備えていてもよく、また、タンパク質溶液器の液面と結晶化剤溶液器の液面のうちの少なくともタンパク質溶液器の液面を検出する液面検出装置を備えていてもよい。
【0013】
また、ドロップ作成パレットが、中心管の外周に環状液室を有し、該環状液室の外壁が前記中心管より上方まで延長されて上部開口が形成された溶液ポケットを有する容器本体と、該容器本体の各中心管の上端に載置して中心管を閉塞するロワーガラスと、前記溶液ポケットの上部開口に載置して各溶液ポケットを閉塞するアッパーガラスとを備え、前記グリース塗布装置が中心管の上端開口にグリースを塗布し、且つ、前記ガラス着脱装置がロワーガラスを中心管の上端開口に載置するようにしてもよい。
【0014】
本発明によれば、以下のように作用する。
【0015】
ドロップ作成パレットの溶液ポケットに対して結晶化剤溶液を供給する操作、アッパーガラス上にタンパク質溶液と結晶化剤溶液を供給して混合ドロップを形成する操作、中心管の上端及び溶液ポケットの上部開口にグリースを塗布する操作、アッパーガラスを反転させる操作、ロワーガラス及びアッパーガラスを中心管の上端及び溶液ポケットの上部開口に載置して溶液ポケットを密閉する操作を、総て自動化することができ、よって、タンパク質結晶化試験を、省人力で高効率に行える。
【0016】
また、液面検出装置と先端検出器とを備えて、タンパク質溶液と結晶化剤溶液とを微量溶液分注装置により微量供給する構成としたことにより、微量な混合ドロップを正確に調製することができ、よって、少量のタンパク質溶液による試験を可能にできる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0018】
本発明は、ハンギングドロップ蒸気拡散方式を用いてタンパク質を結晶化する際に、タンパク質結晶化ハンギングドロップの作成操作を自動化して省力化と高能率化とを実現するものである。
【0019】
図1は本発明のタンパク質結晶化ハンギングドロップの作成装置に用いられるドロップ作成パレットの一例を示す平面図、図2は図1のII−II矢視図である。
【0020】
図1、図2に示すドロップ作成パレット1は、上部外周に張出部2が形成された外壁3の内部に、左右、前後に整列された状態で複数(例えば50個程度)の溶液ポケット4が形成されるように合成樹脂材料にて構成した容器本体1Aを有する。
【0021】
容器本体1Aの各溶液ポケット4は、図3に示すように、鉛直に形成されてその上端が外壁3の上下中間位置まで延びた中心管5を中心部に備えており、該中心管5の外周には環状液室6を形成するようにした周壁7が一体に設けられている。周壁7は前記中心管5の上端5aより上方まで延びていて上部開口7aを形成している。
【0022】
更に、ドロップ作成パレット1は、各溶液ポケット4の中心管5の上端5aに載置して中心管5を閉塞するするようにしたロワーガラス8と、前記溶液ポケット4の上部開口7aに載置して各溶液ポケット4を閉塞するようにしたアッパーガラス9とを備えている。前記溶液ポケット4に備えた中心管5は、該中心管5及びロワーガラス8を通して下部から照明を当てることにより、アッパーガラス9の下面に形成されるハンギングドロップに結晶が生成するのを観察できるようにしている。
【0023】
そして、前記ドロップ作成パレット1は、パレット用支持台10上に載置して、略水平に保持されるようにしている。
【0024】
前記パレット用支持台10上に支持されたドロップ作成パレット1の側部の作業台11上には、図4、図5に示すように、複数種類の結晶化剤溶液が収容された複数の結晶化剤溶液器12を配置する。結晶化剤としては、今までにタンパク質の結晶化に成功している公知の代表的な結晶化剤を用いることができる。
【0025】
更に、結晶化剤溶液器12の側部には、試験しようとする複数種類のタンパク質溶液が収容された複数のタンパク質溶液器13を配置する。
【0026】
前記結晶化剤溶液器12の側部には、複数のアッパーガラス9を積層ストックしておき、1枚ずつ払い出すようにしたアッパーガラス払出機14、及び、複数のロワーガラス8を積層ストックしておき、1枚ずつ払い出すようにしたロワーガラス払出機15を設置する。
【0027】
上記アッパーガラス払出機14の側部には、ガラス反転支持装置17が備えられており、該ガラス反転支持装置17は、前記アッパーガラス払出機14から払い出されたアッパーガラス9を1枚ずつ受けて水平に支持し、且つ水平な回転軸16を中心に180°回転することによりアッパーガラス9の上下面を反転させるようにしている。
【0028】
また、ロワーガラス払出機15の側部には、ロワーガラス支持装置18が備えられており、該ロワーガラス支持装置18は、前記ロワーガラス払出機15から払い出されるロワーガラス8を1枚ずつ受けて水平に支持するようにしている。
【0029】
前記作業台11の上部には支持脚19により支持した固定架台20を設けておりおり、該固定架台20には、該固定架台20に沿って左右方向Xに移動する左右移動台21と、該左右移動台21に沿って前後方向Yに移動する前後移動台22が設けられており、該前後移動台22には上下方向Zに移動する上下移動台45が設けられており、該上下移動台45には、エンドエフェクタ固定板23が固定されている。
【0030】
これにより、該エンドエフェクタ固定板23は、前記ドロップ作成パレット1、結晶化剤溶液器12、タンパク質溶液器13、ガラス反転支持装置17及びロワーガラス支持装置18の上部を前後・左右・上下に移動できるようになっている。
【0031】
図6はエンドエフェクタ固定板23の詳細を示す正面図、図7は図6をVII−VII方向から見た側面図である。
【0032】
エンドエフェクタ固定板23には、前記結晶化剤溶液器12の液面、及びタンパク質溶液器13の液面の液面高さを検出する液面検出装置24と、中量溶液分注装置25と、微量溶液分注装置26と、ガラス着脱装置27とが一直線状に配置されている。
【0033】
前記液面検出装置24は、エンドエフェクタ固定板23に鉛直に設けたエアシリンダ等の昇降装置28の下部昇降端に、前記結晶化剤溶液器12の液面高さ、またはタンパク質溶液器13の液面の液面高さを検出する超音波距離計29を備えている。又、液面検出装置24には、超音波距離計29以外に光等を用いて液面高さを検出するようにしたものを用いてもよい。図6の液面検出装置24は、超音波距離計29を円筒29aで包囲した構成を有している。このように、超音波距離計29を円筒29aで包囲した構成にすると、超音波の拡がりを抑えて液面高さを高精度に検出することができる。
【0034】
前記中量溶液分注装置25は、エンドエフェクタ固定板23に鉛直に設けたエアシリンダ等の昇降装置30の下部昇降端に、図示しない公知のシリンジポンプに接続された給排装置31を取付けており、該給排装置31の下部に中量用吸引チップ32を交換可能に取付けている。
【0035】
前記微量溶液分注装置26は、エンドエフェクタ固定板23に鉛直に設けたエアシリンダ等の昇降装置33の下部昇降端に、図示しない公知のシリンジポンプに接続された給排装置34を取付けており、該給排装置34の下部に微量用吸引チップ35を交換可能に取付けている。
【0036】
前記ガラス着脱装置27は、エンドエフェクタ固定板23に鉛直に設けたエアシリンダ等の昇降装置36の下部昇降端に、図示しない吸引管が取付けられており、該吸引管の下端に備えた吸引口37により、前記ガラス反転支持装置17上のアッパーガラス9及びロワーガラス支持装置18上のロワーガラス8を吸引把持して、前記ドロップ作成パレット1における図3の溶液ポケット4の上部開口7a、及び前記中心管5の上端5aに載置し、閉塞を行うようにしている。
【0037】
また、前記エンドエフェクタ固定板23における上記ガラス着脱装置27の手前位置には、グリース塗布装置38が設けられている。グリース塗布装置38は、図5〜図7に示すように、エンドエフェクタ固定板23に沿って鉛直に移動可能な昇降装置39を備えており、該昇降装置39に図示しないディスペンサに接続されたグリースシリンジ40を取付ており、該グリースシリンジ40の下部にグリース針40aが取付けられている。このグリース針40aにより、前記ドロップ作成パレット1における溶液ポケット4の上部開口7a、及び前記中心管5の上端5aにグリースを塗布するようにしている。
【0038】
また、前記作業台11の所要の位置には、前記した中量用吸引チップ32及び微量用吸引チップ35の先端位置(下端位置)を検出するためのマグネスケール等の先端検出器41が設けられている。
【0039】
以下に、上記形態例の作用を説明する。
【0040】
タンパク質の結晶化ハンギングドロップを作成するにあたっては、図1、図2に示したドロップ作成パレット1を図3のパレット用支持台10上に載置して図4の作業台11の上部に略水平に支持する。
【0041】
続いて、所定の位置の結晶化剤溶液器12の結晶化剤溶液を、図4、図6の中量溶液分注装置25の中量用吸引チップ32により所定量吸引して、ドロップ作成パレット1の所定の位置の溶液ポケット4に供給する。
【0042】
このとき、規定した量の結晶化剤溶液を供給するためには、所定の結晶化剤溶液器12に収容されている液量(液面高さ)を予め測定する必要がある。すなわち、中量用吸引チップ32にて結晶化剤溶液を吸引する時に、液面に対する中量用吸引チップ32の挿入量が変わると、一定の吸引を行っても実際の吸引量が変化してしまう。
【0043】
このために、まず、固定架台20に沿って左右移動台21を左右方向Xに移動する操作と、左右移動台21に沿ってエンドエフェクタ固定板23を前後方向Yに移動する操作と、左右移動台21に沿ってエンドエフェクタ固定板23を上下方向Zに移動する操作とにより、エンドエフェクタ固定板23を前後・左右・上下に移動させ、液面検出装置24を前記所定の結晶化剤溶液器12の直上に移動した後、昇降装置28により超音波距離計29を下降させて、液面高さL1(図8)を測定する。このとき、超音波距離計29が円筒29aで包囲されていることにより、超音波の拡がりが抑えられて液面が高精度に検出される。
【0044】
また、中量溶液分注装置25の給排装置31に交換可能に取付けている中量用吸引チップ32は、製造上等による長さ寸法の誤差があるために、前記したように規定した量の結晶化剤溶液を供給するためには、中量用吸引チップ32の下端位置を予め測定しておく必要がある。このために、エンドエフェクタ固定板23により前記中量用吸引チップ32が先端検出器41の直上になるように移動させた後、昇降装置30により中量用吸引チップ32を下降させて、中量用吸引チップ32の下端位置を測定し、この位置を原点(零点)とする。
【0045】
上記測定を行った後、中量用吸引チップ32を前記所定の結晶化剤溶液器12の直上に移動させ、昇降装置30により中量用吸引チップ32を下降させる。このとき、前記したように結晶化剤溶液器12の液面高さL1が測定されており、且つ、中量用吸引チップ32の先端位置が測定されているので、この先端位置を原点(零点)として、中量用吸引チップ32の先端が液面高さL1から所定の長さS1だけ溶液内に挿入されるようにし、この状態で結晶化剤溶液を所定量吸引する。中量用吸引チップ32の先端が液面高さL1から挿入される長さS1を正確に設定することにより、吸引量を高い精度で再現性良く制御することが可能になり、且つ前記挿入長さS1を小さく設定することによって、中量用吸引チップ32の先端外面に付着する結晶化剤溶液の量も少なくなることにより、更に正確な吸引が可能になる。
【0046】
続いて、結晶化剤溶液を吸引した状態の中量用吸引チップ32を上昇させ、エンドエフェクタ固定板23を移動して中量用吸引チップ32がドロップ作成パレット1における所定位置の溶液ポケット4上に位置するようにした後、中量用吸引チップ32を下降させ、当該溶液ポケット4の図3に示す環状液室6に結晶化剤溶液を供給する。
【0047】
尚、上記において、溶液ポケット4に供給する結晶化剤溶液の量に精度が要求されない場合には、前記中量用吸引チップ32の下端位置を測定する作業は省略してもよい。
【0048】
次に、アッパーガラス払出機14からガラス反転支持装置17上に1枚払い出されたアッパーガラス9の上面に、図4、図6の微量溶液分注装置26の微量用吸引チップ35を用いて微量のタンパク質溶液と、前記と同じ結晶化剤溶液器12を微量供給して、混合ドロップを形成する作業を行う。
【0049】
このとき、ハンギングドロップ形成のための微量のタンパク質溶液をタンパク質溶液器13から精度良く吸引してアッパーガラス9上に供給するには、タンパク質溶液器13に収容されているタンパク質溶液の液量(液面高さ)を予め測定する必要がある。すなわち、微量用吸引チップ35にてタンパク質溶液を吸引する時に、液面に対する微量用吸引チップ35の挿入量が変わると、一定の吸引を行っても実際の吸引量が変化してしまう。
【0050】
このために、エンドエフェクタ固定板23により液面検出装置24を前記所定のタンパク質溶液器13の直上に移動した後、昇降装置28により超音波距離計29を下降させて、液面高さL2(図9)を測定する。
【0051】
また、微量溶液分注装置26の給排装置34に交換可能に取付けられている微量用吸引チップ35は、製造上等による長さ寸法の誤差があるために、前記したように規定した量のタンパク質溶液を精度良く供給するためには、微量用吸引チップ35の下端位置を予め計測しておく必要がある。このために、エンドエフェクタ固定板23により前記微量用吸引チップ35が先端検出器41の直上になるように移動した後、昇降装置33により微量用吸引チップ35を下降させて、微量用吸引チップ35の下端位置を測定し、この位置を原点(零点)とする。
【0052】
上記測定を行った後、微量用吸引チップ35を所定のタンパク質溶液器13の直上に移動させ、昇降装置33により微量用吸引チップ35を下降させる。このとき、図9のタンパク質溶液器13の液面高さL2が測定されており、更に、微量用吸引チップ35の先端位置が測定されているので、この先端位置を原点(零点)として、微量用吸引チップ35の先端が液面高さL2から所定の長さS2だけ溶液内に挿入されるようにし、この状態でタンパク質溶液を所定量吸引する。
【0053】
このようにして、微量用吸引チップ35の先端が液面高さL2から挿入される長さS2を正確に設定することにより、吸引量を高い精度で再現性良く制御することが可能になり、且つ前記挿入長さS2を小さく設定することによって、微量用吸引チップ35の先端外面に付着するタンパク質溶液の量も少なくなることによって、更に正確な吸引が可能になる。
【0054】
前記微量用吸引チップ35を上昇させ、更にエンドエフェクタ固定板23により微量用吸引チップ35を前記アッパーガラス9の上部に移動させた後、吸引したタンパク質溶液を図10に示すようアッパーガラス9上に供給することにより、まずタンパク質ドロップ42を形成する。
【0055】
続いて、前記結晶化剤溶液器12の液面高さを液面検出装置24の超音波距離計29により測定し、また、新しく取り替えた微量用吸引チップ35の先端位置を先端検出器41で測定し、続いて微量用吸引チップ35により前記結晶化剤溶液器12の結晶化剤溶液を、図9と同様に微量用吸引チップ35の先端が液面高さL2から挿入される長さS2が小さくなるように設定した状態で吸引し、その後、図10に示したアッパーガラス9上のタンパク質ドロップ42に供給することにより、混合ドロップ43を形成する。
【0056】
上記において、結晶化剤溶液は、単一成分の溶液でも或いは複数の成分を混合した溶液でもよいが、このとき、混合ドロップ43を形成する結晶化剤溶液は、対応する溶液ポケット4に供給されている結晶化剤溶液と一致している必要がある。
【0057】
一方、前記ドロップ作成パレット1の溶液ポケット4に複数の結晶化剤溶液を供給して混合する場合がある。この場合には、前記したタンパク質ドロップ42に、前記溶液ポケット4内の混合された結晶化剤溶液を微量吸引して供給する必要がある。従ってこの場合には、溶液ポケット4の結晶化剤溶液を精度良く吸引するために、溶液ポケット4内の結晶化剤溶液の液面高さを測定する必要がある。このように溶液ポケット4内の結晶化剤溶液の液面高さも、超音波距離計29によって良好に計測し得る。
【0058】
溶液ポケット4の結晶化剤溶液を吸引する場合には、微量用吸引チップ35を新しいものに交換し、該微量用吸引チップ35の先端位置を先端検出器41で測定し、更に超音波距離計29を所定の混合ドロップ43の直上に移動して該超音波距離計29により溶液ポケット4内の液面高さL2(図9)を測定する。続いて、前記溶液ポケット4内の結晶化剤溶液を、図9と同様に微量用吸引チップ35の先端が液面高さL2から挿入される長さS2が小さくなるように設定した状態で吸引し、その後、図10に示したアッパーガラス9上のタンパク質ドロップ42に供給することによって、混合ドロップ43を形成する。
【0059】
上記したように、液面検出装置24と先端検出器41とを備えて、タンパク質溶液と結晶化剤溶液とを微量溶液分注装置26によって微量供給するように構成しているので、マイクロリットルオーダーの混合ドロップ43を正確に調製することができる。従って、少量のタンパク質溶液による試験が可能になる。
【0060】
次に、グリース塗布装置38を、前記結晶化剤溶液が供給された溶液ポケット4における中心管5の上端5a上に移動させた後、昇降装置39によりグリース針40aを中心管5の上端5aに近接させ、前記エンドエフェクタ固定板23の前後・左右・上下の移動により、グリース針40aを中心管5の環状に沿って移動させながら上端5aにグリース44(図10)を塗布する。更に、上記と同様にして、グリース塗布装置38により溶液ポケット4の上部開口7aにグリース44(図10)を塗布する。
【0061】
続いて、エンドエフェクタ固定板23の移動により、ガラス着脱装置27をロワーガラス支持装置18上に移動し、前記ロワーガラス払出機15からロワーガラス支持装置18に払い出された1枚のロワーガラス8を、ガラス着脱装置27の吸引口37により吸引把持し、その後、ガラス着脱装置27を前記結晶化剤溶液が供給された溶液ポケット4の上部に移動し、昇降装置36によりロワーガラス8を中心管5の上端5aに塗布されたグリース44上に押付けて載置する。
【0062】
更に、前記混合ドロップ43が形成されたアッパーガラス9(図10に仮想線で示す)を支持しているアッパーガラス払出機14を回転軸16を中心に180゜回転させることにより混合ドロップ43が下側になるように反転する。この状態で、ガラス着脱装置27をアッパーガラス9の上部に移動し、ガラス反転支持装置17上のアッパーガラス9を、ガラス着脱装置27の吸引口37により吸引把持し、その後、ガラス着脱装置27を前記溶液ポケット4の上部に移動し、昇降装置36によりアッパーガラス9を溶液ポケット4の上部開口7aに塗布されたグリース44上に押付けて載置する。
【0063】
これにより、図10に示すように、密封された溶液ポケット4が形成される。上記操作は、図1のドロップ作成パレット1の溶液ポケット4の夫々について行われる。
【0064】
上記した密封された溶液ポケット4内の環状液室6の結晶化剤溶液と、アッパーガラス9に形成された同じ結晶化剤溶液とタンパク質溶液とからなる混合ドロップ43(ハンギングドロップ)との間で、蒸気拡散作用が行われ、ハンギングドロップ内で緩やかなタンパク質の過飽和状態がつくり出されて結晶化が実現される。このとき、溶液ポケット4に備えた中心管5からロワーガラス8を通して下部から照明を当てることにより、前記ハンギングドロップにおける結晶生成の観察を行う。
【0065】
上記したタンパク質結晶化ハンギングドロップの作成装置によれば、ドロップ作成パレット1の溶液ポケット4に対して結晶化剤溶液を供給する操作、アッパーガラス9上にタンパク質溶液と結晶化剤溶液を供給して混合ドロップ43を形成する操作、中心管5の上端5a及び溶液ポケット4の上部開口7aにグリース44を塗布する操作、アッパーガラス9を反転させる操作、ロワーガラス8及びアッパーガラス9を中心管5の上端5a及び溶液ポケット4の上部開口7aに載置して溶液ポケット4を密閉する操作を、総て自動化することができ、よって、タンパク質結晶化試験を、省人力で高効率に行うことができる。
【0066】
また、液面検出装置24と先端検出器41とを備えて、タンパク質溶液と結晶化剤溶液とを微量溶液分注装置26により微量供給する構成としたことにより、微量な混合ドロップ43を正確に再現性良く調製することができ、よって、少量のタンパク質溶液による試験を可能にできる。
【0067】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るものである。
【0068】
【発明の効果】
本発明によれば、ドロップ作成パレットの溶液ポケットに対して結晶化剤溶液を供給する操作、アッパーガラス上にタンパク質溶液と結晶化剤溶液を供給して混合ドロップを形成する操作、中心管の上端及び溶液ポケットの上部開口にグリースを塗布する操作、アッパーガラスを反転させる操作、ロワーガラス及びアッパーガラスを中心管の上端及び溶液ポケットの上部開口に載置して溶液ポケットを密閉する操作を、総て自動化することができ、よって、タンパク質結晶化試験を、省人力で高効率に行える効果がある。
【0069】
また、液面検出装置と先端検出器とを備えて、タンパク質溶液と結晶化剤溶液とを微量溶液分注装置により微量供給する構成としたことにより、微量な混合ドロップを正確に再現性良く調製することができ、よって、少量のタンパク質溶液による試験を可能にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタンパク質結晶化ハンギングドロップの作成装置におけるドロップ作成パレットの一例を示す平面図である。
【図2】図1のII−II方向矢視図である。
【図3】溶液ポケットの一例を示す断面図である。
【図4】本発明のタンパク質結晶化ハンギングドロップの作成装置の正面図である。
【図5】図4の平面図である。
【図6】エンドエフェクタ固定板の詳細を示す正面図である。
【図7】図6をVII−VII方向から見た側面図である。
【図8】結晶化剤溶液器の断面図である。
【図9】タンパク質溶液器の断面図である。
【図10】溶液ポケットが密封され、ハンギングドロップが形成された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ドロップ作成パレット
1A 容器本体
3 外壁
4 溶液ポケット
5 中心管
5a 上端
6 環状液室
7 周壁
7a 上部開口
8 ロワーガラス
9 アッパーガラス
12 結晶化剤溶液器
13 タンパク質溶液器
17 ガラス反転支持装置
23 エンドエフェクタ固定板
24 液面検出装置
25 中量溶液分注装置
26 微量溶液分注装置
27 ガラス着脱装置
32 中量用吸引チップ
35 微量用吸引チップ
38 グリース塗布装置
41 先端検出器
42 タンパク質ドロップ
43 混合ドロップ
44 グリース[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for producing a protein crystallization hanging drop used in structural genomics.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, structural biology, in particular, structural genomics for clarifying the three-dimensional structure of a protein and physicochemically elucidating all functions of a living body has been actively pursued.
[0003]
In order to clarify the three-dimensional structure of a protein, first, a test for obtaining a protein crystal by crystallizing the protein is performed, and then the three-dimensional structure is measured by X-ray diffraction of the obtained protein crystal. .
[0004]
Therefore, in order to clarify the three-dimensional structure of a protein, it is necessary to first produce a crystal of the protein, and as a method of crystallizing the protein, a hanging drop vapor diffusion method in which good quality crystals are easily obtained is known. .
[0005]
The hanging drop vapor diffusion method hangs a mixed drop, in which a protein solution and a crystallization solution are mixed, on the upper wall in a closed container filled with the crystallization solution, and mixes the mixed drops separated in the gas phase with excess crystals. By utilizing the equilibration of the crystallization agent concentration with the agent solution, crystallization is realized by slowly creating a supersaturated state of the protein in the mixed drop.
[0006]
The protein crystallization method is a method in which crystallization is attempted using a representative crystallization agent that has succeeded in crystallizing various proteins known so far. For proteins, it is necessary to repeat the operation of sequentially changing the type of the crystallization agent, further changing the concentration of each crystallization agent, and searching for the crystallization conditions, and an enormous number of tests are required.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the protein crystallization test as described above is complicated and requires a great deal of trouble. Therefore, if such complicated protein crystallization tests were repeatedly performed manually for the huge number required from the search for the initial conditions to the establishment of the optimal conditions, it would require a huge amount of personnel and time. It cannot meet the demands of the development of structural genomics.
[0008]
Further, since the protein solution is expensive, it is necessary to minimize the amount of protein used in one crystallization drop in many crystallization tests. Therefore, since it is necessary to handle the protein solution and the crystallization agent in a very small amount and with high precision, the handling operation is technically difficult, and there is a problem that the working efficiency is further reduced.
[0009]
Therefore, it is very important to save labor and increase the efficiency of the protein crystallization test process in order to promote structural genomics.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an apparatus for preparing a protein crystallization hanging drop, which enables a protein crystallization test to be performed efficiently with low labor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has a plurality of solution pockets, and a drop making pallet that can seal the upper opening of each solution pocket with an upper glass,
A glass reversal support device that supports the upper glass horizontally and is capable of reversing the upper and lower surfaces of the upper glass,
An end effector fixing plate that can move back and forth, left and right, and up and down at the top of the fixed drop making pallet;
A medium amount solution which is attached to the end effector fixing plate so as to be able to move up and down, and a predetermined amount of the crystallizing agent solution of the crystallizing agent solution container separately provided by a replaceable medium amount suction tip and supplied to an arbitrary solution pocket. A dispensing device,
A small amount of protein solution is aspirated from the protein solution container attached separately to the end effector fixing plate so as to be movable up and down by a replaceable micro suction tip and supplied onto the upper glass on the glass reversing support device. Forming a drop, and a small amount solution dispensing device that forms a mixed drop by supplying a small amount of the crystallization agent solution by another small amount suction tip and mixing it with the protein drop,
A grease applying device attached to the end effector fixing plate so as to be able to move up and down, and applying grease to an upper opening of the solution pocket,
A glass attachment / detachment device which is attached to the end effector fixing plate so as to be able to move up and down, grasps the upper glass of the glass inversion support device, and mounts the glass at the upper opening of the solution pocket;
The present invention relates to an apparatus for producing a hanging drop for protein crystallization, comprising:
[0012]
In the above means, a tip detector for detecting at least the tip position of the micro suction suction tip of the micro suction tip and the medium suction tip may be provided, and the liquid level of the protein solution container and the crystallization agent A liquid level detecting device for detecting at least the liquid level of the protein solution container among the liquid surfaces of the solution container may be provided.
[0013]
A container body having a solution pocket having an annular liquid chamber on the outer periphery of the center tube, an outer wall of the annular liquid chamber extending above the center tube, and having an upper opening formed therein; A lower glass placed on the upper end of each central tube of the container body to close the central tube, and an upper glass placed on the upper opening of the solution pocket to close each solution pocket, wherein the grease applying device is Grease may be applied to the upper end opening of the tube, and the glass attaching / detaching device may place the lower glass on the upper end opening of the central tube.
[0014]
According to the present invention, the following operation is performed.
[0015]
Operation of supplying the crystallization solution to the solution pocket of the drop making pallet, operation of supplying the protein solution and the crystallization solution to the upper glass to form a mixed drop, the upper end of the center tube and the upper opening of the solution pocket The operation of applying grease to, the operation of inverting the upper glass, the operation of placing the lower glass and the upper glass on the upper end of the central tube and the upper opening of the solution pocket, and sealing the solution pocket can all be automated, Therefore, the protein crystallization test can be performed efficiently with low labor.
[0016]
In addition, by providing a liquid level detection device and a tip detector and supplying a small amount of a protein solution and a crystallization agent solution by a small solution dispensing device, it is possible to accurately prepare a small mixed drop. Yes, thus allowing for testing with small protein solutions.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
The present invention realizes labor saving and high efficiency by automating the operation of preparing a protein crystallizing hanging drop when crystallizing a protein using the hanging drop vapor diffusion method.
[0019]
FIG. 1 is a plan view showing an example of a drop making pallet used in the protein crystallization hanging drop making apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG.
[0020]
The
[0021]
As shown in FIG. 3, each
[0022]
Further, the
[0023]
The
[0024]
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of crystals containing a plurality of types of crystallization agent solutions are placed on a work table 11 on the side of the
[0025]
Further, a plurality of
[0026]
A plurality of upper glasses 9 are laminated and stocked on the side of the crystallization
[0027]
A glass reversing
[0028]
Further, a lower
[0029]
A fixed
[0030]
Thereby, the end
[0031]
FIG. 6 is a front view showing details of the end
[0032]
The end
[0033]
The liquid
[0034]
The medium-volume
[0035]
The small amount
[0036]
The glass attachment /
[0037]
A
[0038]
At a required position of the
[0039]
The operation of the above embodiment will be described below.
[0040]
In making the protein crystallizing hanging drop, the
[0041]
Subsequently, a predetermined amount of the crystallizing agent solution of the crystallizing
[0042]
At this time, in order to supply a specified amount of the crystallization agent solution, it is necessary to measure in advance the amount (liquid level) of the liquid contained in the predetermined crystallization
[0043]
For this purpose, first, an operation of moving the left and right movable table 21 in the left and right direction X along the fixed
[0044]
In addition, the medium
[0045]
After performing the above-described measurement, the medium
[0046]
Subsequently, the
[0047]
In the above, when the accuracy of the amount of the crystallization agent solution supplied to the
[0048]
Next, on the upper surface of the upper glass 9 which has been dispensed from the
[0049]
At this time, in order to accurately aspirate a small amount of protein solution for forming a hanging drop from the
[0050]
For this purpose, the liquid
[0051]
Further, the
[0052]
After performing the above measurement, the
[0053]
In this way, by accurately setting the length S2 at which the tip of the
[0054]
After raising the
[0055]
Subsequently, the liquid level height of the crystallization
[0056]
In the above, the crystallization agent solution may be a single component solution or a solution in which a plurality of components are mixed. At this time, the crystallization agent solution forming the
[0057]
On the other hand, a plurality of crystallization agent solutions may be supplied to the solution pockets 4 of the
[0058]
When aspirating the crystallizing agent solution in the
[0059]
As described above, the liquid
[0060]
Next, after moving the
[0061]
Subsequently, the glass attachment /
[0062]
Further, by rotating the upper
[0063]
This forms a sealed
[0064]
Between the above-mentioned crystallization agent solution in the annular
[0065]
According to the above-described apparatus for producing a protein crystallization hanging drop, the operation of supplying the crystallization agent solution to the
[0066]
In addition, the liquid
[0067]
It should be noted that the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, an operation of supplying a crystallization agent solution to a solution pocket of a drop making pallet, an operation of supplying a protein solution and a crystallization agent solution on an upper glass to form a mixed drop, and an upper end of a central tube And applying the grease to the upper opening of the solution pocket, inverting the upper glass, placing the lower glass and the upper glass on the upper end of the central tube and the upper opening of the solution pocket, and sealing the solution pocket. It can be automated, and thus has an effect that the protein crystallization test can be performed efficiently with low labor.
[0069]
In addition, a liquid level detector and a tip detector are provided, and a small amount of a protein solution and a crystallization agent solution are supplied by a small amount solution dispenser, so that a small amount of mixed drops can be accurately and reproducibly prepared. Therefore, there is an effect that a test with a small amount of a protein solution can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an example of a drop making palette in a protein crystallizing hanging drop making apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a view in the direction of arrows II-II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a solution pocket.
FIG. 4 is a front view of the apparatus for producing a protein crystallization hanging drop of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of FIG. 4;
FIG. 6 is a front view showing details of an end effector fixing plate.
FIG. 7 is a side view of FIG. 6 as viewed from the direction of VII-VII.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a crystallization agent solution container.
FIG. 9 is a sectional view of a protein solution container.
FIG. 10 is a sectional view showing a state in which the solution pocket is sealed and a hanging drop is formed.
[Explanation of symbols]
1 Drop creation palette
1A Container body
3 outer wall
4 Solution pocket
5 Central tube
5a Top
6 annular liquid chamber
7 Perimeter wall
7a Upper opening
8 Lower glass
9 Upper glass
12 Crystallizing agent solution vessel
13 Protein solution container
17 Glass reversal support device
23 End effector fixing plate
24 Liquid level detector
25 Medium volume solution dispenser
26 Micro solution dispenser
27 Glass attachment / detachment device
32 Medium volume suction tip
35 Micro suction tip
38 Grease application device
41 Advanced detector
42 protein drop
43 Mixed Drop
44 Grease
Claims (5)
アッパーガラスを水平に支持し該アッパーガラスの上下面を反転可能なガラス反転支持装置と、
定置した前記ドロップ作成パレットの上部で前後・左右・上下に移動可能なエンドエフェクタ固定板と、
該エンドエフェクタ固定板に昇降可能に取付けられ、交換可能な中量用吸引チップにより別置した結晶化剤溶液器の結晶化剤溶液を所定量吸引して任意の溶液ポケットに供給する中量溶液分注装置と、
前記エンドエフェクタ固定板に昇降可能に取付けられ、交換可能な微量用吸引チップにより別置したタンパク質溶液器からタンパク質溶液を微量吸引して前記ガラス反転支持装置上のアッパーガラス上に供給することによりタンパク質ドロップを形成し、且つ別の微量用吸引チップにより前記結晶化剤溶液を微量吸引し前記タンパク質ドロップに供給・混合して混合ドロップを形成する微量溶液分注装置と、
前記エンドエフェクタ固定板に昇降可能に取付けられ、前記溶液ポケットの上部開口にグリースを塗布するグリース塗布装置と、
エンドエフェクタ固定板に昇降可能に取付けられ、前記ガラス反転支持装置のアッパーガラスを掴んで前記溶液ポケットの上部開口に載置するガラス着脱装置と、
を備えたことを特徴とするタンパク質結晶化ハンギングドロップの作成装置。A drop making pallet having a plurality of solution pockets, and capable of closing an upper opening of each solution pocket with an upper glass,
A glass reversal support device that supports the upper glass horizontally and is capable of reversing the upper and lower surfaces of the upper glass,
An end effector fixing plate that can move back and forth, left and right, and up and down at the top of the fixed drop making pallet;
A medium amount solution which is attached to the end effector fixing plate so as to be able to move up and down, and a predetermined amount of the crystallizing agent solution of the crystallizing agent solution container separately provided by a replaceable medium amount suction tip and supplied to an arbitrary solution pocket. A dispensing device,
A small amount of protein solution is aspirated from the protein solution container attached separately to the end effector fixing plate so as to be movable up and down by a replaceable micro suction tip and supplied onto the upper glass on the glass reversing support device. Forming a drop, and a small amount solution dispensing device that forms a mixed drop by supplying a small amount of the crystallization agent solution by another small amount suction tip and mixing it with the protein drop,
A grease applying device attached to the end effector fixing plate so as to be able to move up and down, and applying grease to an upper opening of the solution pocket,
A glass attachment / detachment device which is attached to the end effector fixing plate so as to be able to move up and down, grasps the upper glass of the glass inversion support device, and mounts the glass at the upper opening of the solution pocket;
An apparatus for producing a protein crystallizing hanging drop, comprising:
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