新的无细胞蛋白质结晶方法结构生物学领域的重大进展

TokyoTech开发的新的无细胞蛋白质结晶(CFPC)方法包括直接蛋白质结晶，是结构生物学领域的一项重大进展。该技术将能够分析使用传统方法无法研究的不稳定蛋白质。分析这些将增加我们对细胞过程和功能的了解。

虽然我们熟悉日常生活中使用的某些晶体，如盐和糖，但还有另一组晶体，隐藏在肉眼之外，对我们的生物学至关重要。微观蛋白质晶体存在于活细胞中，有助于维持免疫系统激活、蛋白质储存和保护等过程。

为了更好地了解蛋白质晶体的结构和功能之间的关系，科学家们开发了细胞内蛋白质结晶(ICPC)方法，可以直接观察活细胞中的蛋白质晶体，确保高质量的晶体，无需纯化过程或复杂的筛选方法。然而，尽管有许多优点，但报告的结构却很少，因为在活细胞中形成的晶体不具备分析所需的大小和质量。因此，由东京工业大学上野孝文教授领导的日本研究小组旨在开发一种更好的方法。而最近，他们取得了突破!

在他们发表在《科学报告》上的文章中，该团队报告了一种可以使蛋白质结晶和分析更加高效和有效的技术的发展。这种技术——无细胞蛋白质结晶(CFPC)方法——是体外蛋白质结晶和ICPC的混合体，无需复杂的结晶和纯化方法即可快速直接形成蛋白质晶体。

“ICPC有望成为晶体结构分析的重要工具，但我们需要一种方法来获得更高分辨率的蛋白质晶体结构。因此，我们专注于使用CFPC建立高质量的蛋白质结晶，并具有小规模和快速反应，”教授说.上野，他也是东京工业大学上野实验室的负责人。该实验室的成员研究天然存在的蛋白质组件、它们的结构和功能，旨在应用这些知识来开发创新的生物技术和能源解决方案。

回到进行当前研究的团队(其中一些人也是上野实验室的成员)，他们使用了小麦胚芽蛋白合成试剂盒，这是一种合成多角体单体的工具，这是一种由昆虫细胞产生的病毒蛋白。胞病毒感染。然后使用新的CFPC方法对该蛋白质进行结晶，从而形成纳米尺寸的多面体晶体(PhC)。该团队仅使用20微升反应混合物即可在6小时内有效地完成这一过程。扫描电子显微镜图像表明，PhC具有极好的纯度，可以在高达1.95Å(或1.95埃)的分辨率下确定其结构。为了进一步探索他们新系统的能力，该团队对结晶包涵体蛋白A(CipA)进行了结构分析。

这项工作是结构生物学领域的一大飞跃，因为它提出的方法将能够分析无法通过常规方法研究的不稳定和低产量的蛋白质。该技术还旨在帮助开发用于小规模和快速蛋白质结晶和分析的先进技术。