Cristalizarea proteinelor este un instrument important pentru purificarea proteinelor, precum și pentru demonstrarea purității lor chimice.

știri-medical

Acest proces este esențial pentru cristalografia cu raze X, un câmp care a contribuit enorm la înțelegerea structurii atomice și moleculare chiar și la niveluri de proteine ​​și acid nucleic. Aceste cristale ajută la delimitarea structurii tridimensionale a macromoleculelor complexe și a funcțiilor acestora, precum și a modului în care acestea funcționează în lumea reală.

Principiu

Cristalizarea proteinelor se bazează pe combinația atentă a soluției suprasaturate a compusului cu reactivi de precipitare sau cristalizare în condițiile de laborator potrivite pentru a induce nucleația și creșterea unui cristal proteic.

Procedură

Următorii pași sunt urmați pentru cristalizarea unei proteine:

Caracterizarea proteinelor

Cel puțin câteva miligrame de proteină trebuie purificate și apoi caracterizate prin spectroscopie cu dicroism circular (CD) pentru a studia structura și activitatea proteinei, fluorometria de scanare diferențială, împrăștierea dinamică a luminii care asigură polidispersitate scăzută sau ultracentrifugare. De asemenea, trebuie studiată stabilitatea proteinelor în prezența diferiților aditivi și liganzi. Acest pas este esențial pentru succesul cristalografiei.

Cristalizarea proteinelor

Acest proces depinde de legile fizice și chimice și este rezultatul precipitării unei soluții de proteine ​​suprasaturate. Incapacitatea de a utiliza temperaturi ridicate pentru a realiza suprasaturarea proteinelor este depășită folosind alți factori, cum ar fi diferite tipuri de sare în soluție tampon, sau folosind co-factori pentru a crește solubilitatea proteinei. Precipitanții în utilizare obișnuită includ sulfat de amoniu și polietilen glicol. Soluțiile comerciale de screening premade sunt utilizate pentru a afla tipul de condiții care favorizează cristalizarea proteinelor. Aceste condiții sunt apoi optimizate pentru a permite creșterea cristalelor pure mari care pot fi supuse cristalografiei cu raze X.

Cele mai frecvent utilizate metode pentru cristalizarea proteinelor includ picătura suspendată și picătura așezată, ambele utilizate cu metodele de difuzie a vaporilor.

Dificultăți cu cristalizarea proteinelor

Proba trebuie să fie pregătită și purificată cu grijă și solubilizată în mediul tampon potrivit pentru a produce cristale. Scopul pregătirii probei este cea mai mare puritate și monodispersiune posibilă.

Povești conexe

Stabilitatea este o altă preocupare principală. Depozitarea trebuie să prevină orice deteriorare în ceea ce privește schimbarea conformațională sau denaturarea, oligomerizarea sau orice astfel de modificare înainte sau în timpul procesului de formare a cristalelor.

Supersaturarea se realizează apoi utilizând combinația corectă de reactivi, pH-ul tamponului, temperatura potrivită și excipienți sau aditivi. Moleculele proteice sunt încurajate să se asocieze în mod ordonat fără precipitații sau separare de faze sau agregare dezordonată. Odată ce nucleația este indusă în mod adecvat, cu un număr, o dimensiune și o calitate adecvate, mediul trebuie să aibă tendința de a restricționa nucleația ulterioară și de a promova creșterea cristalelor controlată. Odată crescute, cristalele trebuie protejate împotriva daunelor fizice sau chimice.

Controlul sistemului este esențial pentru a-l menține pur, complet specificat și neschimbat, de la început până la sfârșit. Acest lucru împiedică introducerea impurităților în cristalul în creștere și asigură reproducerea condițiilor de laborator.

Din păcate, acest proces depinde de o serie întreagă de factori biochimici, fizici și chimici. Acest lucru face ca standardizarea cristalizării proteinelor să fie o sarcină deranjantă, cu necesitatea de a înțelege amestecul corect de substanțe chimice, comportamentul proteinei în diferite faze și nucleația, precum și creșterea cristalelor. Sisteme robotizate pentru a face față acestor procese în mod automat și precis, în cantități de nanolitri, au fost dezvoltate pentru laboratoare mai mari, dar sunt adesea prea scumpe pentru instalații mai mici.

Cristalizarea proteinelor rămâne astfel o artă și știință care este încă în construcție. Creșterea unui cristal a cărui unitate este o macromoleculă compusă din mii și mii de atomi în aranjamente complexe în structuri primare, secundare și terțiare, cu diferite grade de libertate posibile fiecărui atom, este neapărat o sarcină care este încă ghidată de cunoștințe empirice, astfel încât mai degrabă decât teoria stabilită.

Referințe

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3943105/
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1764865/
  3. http://www.proteinstructures.com/Experimental/Experimental/crystallization-tools.html
  4. https://hamptonresearch.com/documents/growth_101/35.pdf
  5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3182643/
  6. http://www.xray.bioc.cam.ac.uk/xray_resources/whitepapers/xtal-in-action/node3.html

Lecturi suplimentare

Dr. Leah Thomas

Dr. Liji Thomas este OB-GYN, care a absolvit Colegiul Medical al Guvernului, Universitatea din Calicut, Kerala, în 2001. Liji a practicat ca consultant cu normă întreagă în obstetrică/ginecologie într-un spital privat pentru câțiva ani după absolvire. Ea a consiliat sute de pacienți care se confruntă cu probleme legate de sarcină și infertilitate și a fost responsabilă de peste 2.000 de nașteri, depunând eforturi pentru a obține o livrare normală mai degrabă decât operativă.

Citații

Vă rugăm să utilizați unul dintre următoarele formate pentru a cita acest articol în eseu, lucrare sau raport:

Thomas, Leah. (2019, 26 februarie). Cristalizarea proteinelor. Știri-Medical. Adus pe 17 decembrie 2020 de pe https://www.news-medical.net/life-sciences/Protein-Crystallization.aspx.

Thomas, Leah. „Cristalizarea proteinelor”. Știri-Medical. 17 decembrie 2020. .

Thomas, Leah. „Cristalizarea proteinelor”. Știri-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/Protein-Crystallization.aspx. (accesat la 17 decembrie 2020).

Thomas, Leah. 2019. Cristalizarea proteinelor. News-Medical, vizualizat la 17 decembrie 2020, https://www.news-medical.net/life-sciences/Protein-Crystallization.aspx.

News-Medical.Net furnizează acest serviciu de informații medicale în conformitate cu acești termeni și condiții. Vă rugăm să rețineți că informațiile medicale găsite pe acest site web sunt concepute pentru a sprijini, nu pentru a înlocui relația dintre pacient și medic/medic și sfaturile medicale pe care le pot oferi.

News-Medical.net - Un site AZoNetwork