電場對蛋白質(Hen Egg White Lysozyme)晶體成長機制以及形貌的影響

Abstract

為了瞭解蛋白質結構與功能的對應關係，以及根據蛋白質結構設計新藥物的開發，以X-ray繞射方法得到其結構是達成此目的的第一步。而其中 X-ray繞射的瓶頸又在於難以得到足夠大且結構完美的生物巨分子晶體。各類關於生物巨分子結晶的研究－包括實驗操作以及原理推論兩部分－也因應而生。使生物巨分子晶體學從80年代早期起成為獨立的研究學門。 1999年始有團隊開始研究電場對於生物巨分子結晶的影響。本實驗利用微影製程於矽晶圓上設計一小尺寸系統，觀察Hen Egg White Lysozyme (HEWL)分子在外加電場下的結晶狀況，以光學顯微鏡(Optical Microscopy)和原子力顯微鏡(AFM)，分別得到巨觀形狀和微觀形貌的影像，與一般無電場條件下所得之結晶不同之處如下所列，並於文中嘗試推測所列結果的形成機制。 巨觀上，相較於無電場條件下所得之結晶，外加電場條件下所得之結晶具有以下特徵：1. pH~4.6時，相較於一般條件下未達飽和度無結晶出現的現象；外加電場的系統下，即使在整體溶液未達飽和，也有結晶在陰極析出。2.外加電場系統中所得之HEWL晶體形狀上較一般Tetragonal形式之HEWL結晶多出一未知平面。3.外加電場系統中HEWL晶體之[-110]方向有沿著電場方向排列的趨勢。 在微觀上，相較於一般無電場條件下所得之結晶，外加電場下所得之HEWL結晶{110}面上之step除沿[-110]方向排列外，同時也存在沿[001]方向排列的step。