蛋白质组学

mosquito在解析新冠病毒复合物结构的应用

       2020年2月18日,清华大学生命学院王新泉课题组和医学院张林琦课题组紧密合作,利用X射线衍射技术,解析了新型冠状病毒(2019-nCoV)表面刺突糖蛋白受体结合区(receptor-binding domain, RBD)与人受体ACE2蛋白复合物的晶体结构,准确定位出新冠病毒RBD和受体ACE2的相互作用位点,阐明了新冠病毒刺突糖蛋白介导细胞侵染的结构基础及分子机制,从而为治疗性抗体药物开发以及疫苗的设计奠定了坚实的基础。(2019-nCoV RBD-ACE2复合物晶体结构

     
 几乎在同时,西湖大学周强团队成功利用冷冻电镜技术解析出此次新冠病毒的受体-ACE2的全长结构。这是世界上首次解析出ACE2全长结构,和清华大学的研究结果相互补充和支持。(
ACE2-B0 AT1复合物结构图
 


 

X射线晶体衍射技术:老而弥坚,风采依旧

在冷冻电镜技术问世之前,一直以来研究大分子精细三维结构的主要方法是X射线晶体衍射技术,目前蛋白质数据库中已测定的近14万个结构中约90%是通过此方法获得的。由此可见,X射线晶体学在蛋白质结构解析中的重要地位。

 

传统的X射线晶体学方法首先需要获得生物大分子晶体,在合适的条件下生长出一定尺寸和较好质量的晶体。早期利用实验室X光源进行生物大分子晶体结构测定,通常需要百微米尺度的晶体才能获得较高的分辨率。高亮度同步辐射光源及其相关光束线站技术的发展,使生物大分子晶体结构测定的效率不断提高,对生物大分子晶体本身的要求不断降低,10μm甚至几微米尺寸的晶体都可能获得高分辨的结构解析。

X射线晶体衍射的关键:成功的晶体生长

上图为为几种典型的蛋白晶体实验结构
 

mosquito, 来自英国SPT:蛋白结晶领域的明星产品

mosquito拥有以下几个独特的优势:
 

1. 低至25 nL的量程,极大节省了珍贵的蛋白
 

2. 采用独特的固相置换原理:
 

  •  没有Air-gap和液体气泡;  

  •  无需调整和定义移液参数;

  • 不受液体粘稠度影响(PEG20000; 100%甘油;乙醇,去垢剂,膜蛋白和MPD等) 

固相置换针头,无视液体粘度、无气泡和空气柱

3. 速度快,2分钟完成Swissci板的点样

 


 

4. 应用范围广泛,胜任坐滴、悬滴、油滴、添加剂、微晶、Bicelle等多种应用。
 

坐滴法 (sitting drop)

 

悬滴法 (hanging drop)

 

油滴法 (microbatch)

 

 添加剂法 (additive screening)

20 世纪后半叶发展最迅速的学科之一便是结构生物学,这是一门通过蛋白质结构来诠释蛋白质功能的学科。蛋白质是生命活动主要的执行者,只有形成了正确的结构,蛋白质才能具有正确的功能。面对新冠疫情,在原子分辨率水平极其清晰地了解新冠病毒与受体复合物作用界面的信息,对于了解新冠病毒进入细胞或者感染细胞的机制,以及新冠疫苗和治疗性抗体药研发具有重要的指导意义。

 

上海腾泉生物自2007年进入中国以来,一直致力于蓬勃发展的中国生命科学和医药研发事业,尤其在蛋白结构领域,其核心产品mosquito,dragonfly多年来一直是科学家身边值得信赖的伙伴。2017年,腾泉引入美国品牌Jansi,以此提供优秀的蛋白结晶紫外荧光成像设备,助力科学家们更快更有效率地找到合格的蛋白晶体。2019年,腾泉母公司SPT Labtech 不断创新,关注冷冻电镜中的核心难点,样本制备,新产品变色龙以独有的blot free和全自动,以期帮助科学家更好地制备高质量的Cryo-EM样品。
 

 

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