今日Nature：晶體多晶型選擇的分子成核機理與控制策略

Meadow 5年前 (2018-04-04) 5987瀏覽

【引言】

許多人類疾病與蛋白質凝聚的形成有關，如眼睛白內障、肌萎縮側索硬化癥、鐮狀細胞貧血癥和阿爾茨海默病。然而，濃縮的蛋白質相有它們的用途：作為晶體，它們被結構生物學家用來闡明蛋白質結構，或者用作藥物應用的遞送載體。晶體的物理化學性質在相同大分子的不同形式或結構（“多晶型物”）之間有著顯著變化，并且決定了其在科學或工業環境中的可用性。為了掌控新興多晶型物，需要熟知導致各種宏觀狀態的通路和控制通路選擇機制的分子水平。

【成果簡介】

北京時間2018年4月5日，Nature在線發表比利時結構生物學研究中心Mike Sleutel和格勒諾布爾阿爾卑斯大學Alexander E. S. Van Driessche（共同通訊作者）等人題為“Molecular nucleation mechanisms and control strategies for crystal polymorph selection”的文章，研究者使用時間分辨低溫透射電子顯微鏡來對蛋白質葡萄糖異構酶晶體的成核進行成像，并在分子分辨率下揭示導致兩種結晶狀態和一種凝膠狀態的成核途徑。團隊展示了在結構形成最初階段發生的多態性選擇，以及基于每個空間組的特定構件塊。此外，研究通過定點誘變選擇性地形成所需的多晶型物，特別是調整分子間鍵合或凝膠接種來展示對系統的控制。由于未將亞穩態致密液體確定為晶態的前體，研究成果與當前蛋白質成核的圖片不同。相反，研究觀察到已經表現出一定程度的結晶度的亞臨界團簇之間的定向連接驅動的成核事件。這些見解表明了控制大分子相變的方法，有助于開發基于蛋白質的藥物遞送系統和大分子晶體學。

【圖文導讀】

圖1. 由硫酸銨誘導的葡萄糖異構酶的預成核組裝體