生物科技

蛋白質立體結構（protein structure）的解析–下
台北市立成功高級中學生物科洪敬承老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

接下來要利用蛋白質晶體來解析三級結構，在光學顯微鏡下先檢測晶體的形狀及品質是否合格，如果結晶水準達到一定標準，則將樣品放置於於探針末端混有甘油（一般會使用甘油，但是不同的蛋白質晶體，需要的化合物也不盡相同）的緩衝液中，高壓噴上氣態的低溫液態氮，將X光集結成束開始進行X光繞射，加入甘油是避免蛋白質在如此低溫的條件下形成冰晶的雜訊，且液態氮的低溫可保護晶體在X光的照射下，不至於被破壞並促使X光的光束更為集中。因為純度高的結晶蛋白質會依一定的順序堆疊成結晶，所以X光的光子打在固定角度的蛋白質上時，會依特定方向折射於儀器末端的感光影片上，於是在底片上形成黑點。晶體品質越高和大小越大則晶體堆疊越好，黑點顏色將會越深，代表光子折射於感光器底片上的數目較高。蛋白質的角度 “一度” 進行X光顯影的時間約在40分甚至一小時以上，時間長短取決於特定的蛋白質晶體和光束的強弱，此時間是一般實驗室等級規模的X-ray機器。立體結構完成水平面90度的X光繞射通常需要3天以上，由於蛋白質常擁有特定形式的對稱性，所以以90度旋轉蛋白質所得的X光繞射資料，再以電腦模擬即可得到360度的蛋白質電子分佈圖。由於蛋白質堆疊形式有很多可能，不同的蛋白質，有不同的堆疊狀況，所以有的蛋白質晶體需要收集120度、150度、180度、360 度，完全取決當時蛋白質晶體的堆疊狀況。

蛋白質立體結構（protein structure）的解析–上
台北市立成功高級中學生物科洪敬承老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

蛋白質結構：依序為一級到四級結構

分析蛋白質立體結構的程序大致如下，先以基因轉殖的大腸桿菌大量生產標的蛋白質，其方法為利用分子選殖技術將研究標的基因DNA，置入大腸桿菌的表現載體，之後利用轉型技術將表現載體轉入大腸桿菌中，表現的蛋白質其胺基酸序列可由DNA可以推導出，接下來進行一系列蛋白質的純化步驟，取得高純度的蛋白質後，運用化學試劑將水溶性的蛋白質，轉換成蛋白質晶體，在X光繞射法下，將所得數據經由一系列的數學運算，轉換得其三維立體結構。