伴隨著蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界的重大發(fā)展，人們的注意力已經(jīng)轉(zhuǎn)向?qū)Φ鞍踪|(zhì)及其三維結(jié)構(gòu)與功能的研究。其中就包括采用蛋白質(zhì)結(jié)晶法來(lái)確定蛋白結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)結(jié)晶是一個(gè)多因素起作用的過程，取決于很多獨(dú)立參數(shù)的相互作用。這些參數(shù)包括：pH值、溫度、蛋白濃度、結(jié)晶劑濃度、雜質(zhì)或添加劑的存在與否及其性質(zhì)等。針對(duì)平行的結(jié)晶條件優(yōu)化試驗(yàn)，哈美頓開發(fā)了MICROLAB?STAR蛋白結(jié)晶工作站。該工作站既可進(jìn)行初級(jí)篩選也可進(jìn)行次級(jí)篩選，既可采用懸滴法也可采用沉滴法，既可使用定制試劑也可使用商用試劑盒，既可使
用96孔也可使用384孔結(jié)晶板。

儀器與材料
MICROLAB-STAR蛋白結(jié)晶工作站（P/N 187007）
MICROLAB-STAR 8通道移液系統(tǒng)，樣品自動(dòng)加載
MICROLAB-SWAP微孔板操作機(jī)械手
專用試劑載架
結(jié)晶專用實(shí)驗(yàn)器材載架
防揮發(fā)蓋子
微孔板儲(chǔ)室切（存儲(chǔ)單元）
Linbro板載架（可選，用于懸滴法）

試劑盒篩選包（P/N 187008）
Falcon管載架
深孔板載架
擴(kuò)展條碼讀碼器（可選）
用于標(biāo)準(zhǔn)鋼針的洗站（可選）

細(xì)化篩選包（P/N 187009）
專用試劑載架
擴(kuò)展條碼讀碼器
用于標(biāo)準(zhǔn)鋼針的洗站
用于大體積鋼針的洗站（可選）
（篩選包不包括工作表）

操作流程
蛋白結(jié)晶包括兩個(gè)主要步驟：一是將結(jié)晶溶劑轉(zhuǎn)移到結(jié)晶板的主孔內(nèi)，二是將結(jié)晶溶劑中的蛋白溶液懸于結(jié)晶板上鄰近的小孔中。MICROLAB?STAR蛋白結(jié)晶工作站（圖1）

可以利用儲(chǔ)存的溶液以及可用的篩選試劑盒中的溶劑來(lái)配制定制的結(jié)晶溶劑。

MICROLAB-STAR蛋白結(jié)晶工作站另外還可以選配試劑盒篩選包，用于試劑盒的篩選。也可以選配細(xì)化篩選包，用于細(xì)化篩選。在開始結(jié)晶方法之前，MICROLAB-SWAP會(huì)檢查微孔板儲(chǔ)室里是否有足夠的微孔板以使程序在無(wú)人干預(yù)條件下能夠運(yùn)行，如有必要還會(huì)讀取微孔板的條碼。每塊板會(huì)與防揮發(fā)蓋子一起放到承載微孔板與蓋子的結(jié)晶架上。打開結(jié)晶板與試劑板的蓋子，向結(jié)晶板內(nèi)加入最多150μl結(jié)晶溶劑。結(jié)晶板孔加完溶劑后，再吸取不同體積的蛋白溶液（通常為0.5-1.0μl）和等體積結(jié)晶溶劑，加到結(jié)晶板的小孔中．該步驟不需要混合過程，排除了蛋白與溶劑在小孔內(nèi)不能充分混合的可能性。在加蛋白時(shí)對(duì)結(jié)晶板逐列處理。每加完一列MICROLAB-SWAP就馬上把防揮發(fā)蓋子蓋上.

試劑盒篩選
使用篩選試劑盒時(shí)，結(jié)晶溶劑必須先從溶劑試管分裝到96深孔板中并立即用防揮發(fā)蓋子蓋上，以保證配制好的溶液濃度不發(fā)生任何改變。完成這一步之后的移液與移板操作都與前面描述的相同。試劑盒篩選包適用于商用試劑盒。

細(xì)化篩選
細(xì)化篩選所需的結(jié)晶溶劑的配制要由工作表來(lái)決定。工作表中定義了儲(chǔ)存試劑的混合方法。MICROLAB-Vector軟件會(huì)在運(yùn)行前搜索不完整的工作表或丟失的微孔板并排除這些錯(cuò)誤。工作站也會(huì)檢查是否有足夠的試劑來(lái)完成工作表。這些檢查可以保證可靠的可離人的自動(dòng)化細(xì)化篩選設(shè)置過程。完成這一步之后的移液與移板操作都與前面描述的相同。細(xì)化篩選需要用到細(xì)化篩選包。MICROLAB-STAR既能使用一次性吸頭也能使用可重復(fù)使用的不銹鋼針來(lái)移取結(jié)晶溶劑及其他試劑。移取蛋白的步驟要用一次性吸頭完成。由于擁有CO-RE專利技術(shù)，STAR吸頭的定位精度在各軸向上都可達(dá)到0.1毫米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了要將液體加到沉滴法微孔板的小孔（間距與1536孔板相同）中所需要的精度。

結(jié)果

驗(yàn)證
在蛋白結(jié)晶工作站上利用測(cè)試蛋白和商用試劑盒在與手工操作相同的條件下進(jìn)行了驗(yàn)證。在初級(jí)篩選條件下（圖3a）4天后出現(xiàn)了晶體生長(zhǎng)。在優(yōu)化條件下進(jìn)行細(xì)化篩選，得到了數(shù)量更少但尺寸更大的晶體（圖3b）。
通過稱重法測(cè)定，0.5μl+0.5μl蛋白/溶劑移液步驟的準(zhǔn)確度為7%。用稱重法測(cè)量，室溫下經(jīng)過18小時(shí)后帶蓋的深孔板內(nèi)液體損失小于0.4%，而無(wú)蓋深孔板內(nèi)液體損失則達(dá)到8.5%。

通量
如果不需要混合過程，蛋白結(jié)晶工作站能在20分鐘內(nèi)處理一塊96孔Greiner Crystal Quick板。在細(xì)化篩選實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)結(jié)晶溶劑混合物復(fù)雜度不同，每處理一塊板需要60到90分鐘不等。采用試劑盒篩選包，蛋白結(jié)晶工作站能在2小時(shí)40分鐘內(nèi)用深孔板完成16個(gè)商用篩選。采用細(xì)化篩選包，可以在24小時(shí)內(nèi)處理16塊結(jié)經(jīng)晶板。

討論
哈美頓開發(fā)了用于全自動(dòng)蛋白結(jié)晶的蛋白結(jié)晶工作站，它具有最高的可靠性和定位與移液準(zhǔn)確度。程序一旦完成對(duì)微孔板、試劑以及工作表的檢查，工作站的工作將不再需要用戶的干預(yù)。

特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)
通過對(duì)多孔板逐列處理控制結(jié)晶條件
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)靈活
多孔板與實(shí)驗(yàn)器材的使用靈活
可以交替使用一次性吸頭和可重復(fù)使用的鋼針，節(jié)約成本
自動(dòng)系統(tǒng)檢查保證最大程度的可靠性和可離人自動(dòng)化