酶這樣的大分子常會有好幾個溶解度較小點
酶的x射線結晶分析學
x—射線結晶分析學是用x射線衍射手段研究分子在晶體中的三
維結構。一個酶結晶的晶體格子中,各個原子排列非常規則,原子
周圍的電子云經x射線照射后會發生散射,其散射強度將隨電子云
的密度增加而增加,亦即隨原子序數的不同而有變化。這些散射的
結果如果收集在底片或磁帶上,經過測量和電子計算機的運算,即
可算出整個酶分子的三維結構。
結晶的培養 x射線衍射分析需要先培養出體積肥大、形狀適
當的單晶。以現有的x射線衍射技術,晶體每個方向的厚度不得少
于0.2mm。晶形良好但過于細長或扁平的晶體并不適用。
像酶這樣的大分子在溶劑中相互間的作用非常復雜,有時甚至
難以理解,無法描述。但是結晶的基本原則是怎樣能使純酶的溶液
慢慢地達到溶解度較小的狀態,從而誘導酶分子在稍過飽和的溶液
中,進入晶體格子的適當位置,使分子相互間發生較有利的作用,
遂從溶液中結晶出來。
像酶這樣的大分子常會有好幾個溶解度較小點,隨大分子本身
的濃度,緩沖液的性質及濃度、pH、溫度等因素而定。這可由某些
蛋白質會有多晶形同時存在的事實得到證明。而每當我們找到了這
樣的條件,就可以在酶溶液中加入適量的沉淀劑,使酶結晶出來。
為了確保能得到晶形完好的單晶,必須配合各種蛋白質的濃 度,
緩沖液的性質,沉淀劑的種類及用量、pH、溫度等,以達到較適當
的沉淀點。因為涉及的條件太多,譬如pH,有時能不能夠得到好的
單晶,相差只在0.1上下,所以較初尚有一些原則可循,到了后來
,簡直是在黑暗里摸索了。有時常要作過幾千個試驗,才能找到培
養酶單晶的較好條件。
又酶分子是柔性的,在溶液中其構象會隨環境的變遷而改變,
呈不斷的運動狀態。如何能夠使這樣的酶分子變得比較穩定,不那
么柔軟好動,亦即使全體分子更為均質化,以利于晶體的生長,非
常難以解決。通常都是加入適當的小分子配體,如經過修飾的底物
、輔酶及競爭性抑制劑等。也可以試將酶分子本身加以修飾,以達
到目的。
一般都先用懸滴蒸汽擴散法(Hangingdropvapordiffusion)宋
搜尋這個能進行結晶的試點。