一种原位结晶装置及方法

1.本发明涉及蛋白质晶体结构解析领域，更具体地涉及一种原位结晶装置及方法。


背景技术：

2.随着结构生物学的发展，原位技术的开发已经越来越普遍，即晶体的筛选、结晶、上样在同一个位置而不对晶体本身做人为的处理，这种方式大大简化了晶体结构解析的步骤，避免了人为因素的干扰，因此适用于微小晶体和脆弱晶体的结构解析。
3.原位技术中最常见的方式就是以低背景散射膜和支架为组合的原位板技术，近些年来，原位板装置主要有原位小板(即原位上样板)和原位大板，原位小板基于衍射仪的侧角头使用，而原位大板基于线站专用的电机使用，二者各有优劣。最近有相关研究开始提出一种兼容原位板概念，即装置同时整合了原位小板和原位大板的优势，既可以作为原位大板使用，也可以单独拆卸作为原位小板使用，其组装方式采取推拉式，并探索性的开发了适用于坐滴结晶法的组装兼容结晶板，该兼容结晶板为一个带预留侧孔的结晶板，原位小板通过预留侧孔插入结晶板从而形成密闭结晶空间，在组装时，需要先用镀膜板进行原位小板的单面镀膜，然后再与挡板组装，然后再将数十个原位小板一个个推入侧孔，当发现结晶的晶体后，需要用通板或者镊子将原位小板一个个取出，其组装方式十分繁琐，且气密性相对于传统的结晶板略有不足；且推拉式组装不适用于单个原位小板的操作，效率相对传统结晶板较低；此外，该兼容结晶板只能用作蛋白质坐滴法结晶，结晶方式单一。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种原位结晶装置及方法，可以解决蛋白质结晶方式单一以及组装效率低的问题。
5.本发明一方面提供一种原位结晶装置，包括：
6.原位主板，具有第一表面和第二表面，若干镂空的原位孔贯穿所述第一表面和第二表面；
7.原位上样板，与所述原位孔轮廓相匹配，自所述原位主板的第一表面置入所述原位孔中；
8.所述原位主板的第二表面可拆卸地盖合固定有坐滴原位结晶板或悬滴原位结晶板。
9.进一步地，所述原位上样板上具有至少以一个镂空的点样孔以及一位于端部的梯形端。
10.进一步地，所述原位孔的孔壁上具有突柱和沿周圈设置的小槽。
11.进一步地，容置在所述原位孔中的原位上样板的其中一面支撑在所述突柱上且另一面与所述小槽位于同一水平面上。
12.进一步地，所述原位主板的第二表面与所述坐滴原位结晶板和悬滴原位结晶板具有形状互补的结构。
13.进一步地，所述形状互补的结构为卡扣和卡槽或纵横交错设置的锥形凹槽和锥形凸起。
14.进一步地，所述坐滴原位结晶板具有多个池液孔以及与所述池液孔相邻的镂空结晶孔，所述坐滴原位结晶板的每两个所述池液孔与所述原位主板的一个原位孔配合，形成两个密闭的结晶室。
15.进一步地，所述悬滴原位结晶板上具有多个镂空的池液孔，每两个所述池液孔与一个原位孔配合，形成两个密闭的结晶室。
16.进一步地，所述原位孔呈矩阵排列。
17.本发明另一方面提供一种原位结晶方法，包括以下步骤：
18.s1：将若干原位上样板放置在原位主板的原位孔中；
19.s2：用具有低背景散射的膜将原位主板的小槽密封；
20.s3：选择脂立方相法、坐滴法和悬滴法中的一个进行结晶；当选择脂立方相法时，先用小刀沿原位上样板的每个原位孔的小槽切割，并将单面镀膜的原位上样板翻转，使得原位上样板有膜的一面被原位主板的原位孔侧臂上的突柱支撑，然后再执行步骤s4；当选择坐滴法或悬滴法时，直接执行步骤s4；
21.s4：利用液体点样机进行自动点样；
22.s5：点样完成后，组装形成密闭的结晶室；对于脂立方相法，直接用具有低背景散射的膜将原位主板的小槽密封；对于坐滴法，在坐滴原位结晶板的池液孔中加入母液，再将坐滴原位结晶板安装至原位主板，并用透明胶带将坐滴原位结晶板远离原位主板相对的一面密封；对于悬滴法，将悬滴原位结晶板远离原位主板的一面用透明胶带密封并在悬滴原位结晶板的池液孔中加入母液，再将悬滴原位结晶板安装至原位主板；
23.s6：经过一段时间的培养后，观察晶体生长情况并获得长出晶体的双面镀膜的原位上样板；对于脂立方相法，用小刀沿原位上样板的原位孔的小槽切割，获得双面镀膜的原位上样板；对于坐滴法和悬滴法，用小刀沿原位上样板的原位孔的小槽切割，并将单面镀膜的原位上样板翻转，使得原位上样板有膜的一面被原位主板的原位孔侧壁的突柱支撑，再次用具有低背景散射的膜将该原位上样板的无膜一面密封，用小刀沿该原位孔的小槽再次切割，从而获得双面镀膜的原位上样板；
24.s7：将双面镀膜的原位上样板固定在磁性底座上，放置到晶体样品盒中，即可在同步辐射光束线站进行自动化上样，最后进行原位的衍射数据采集。
25.本发明的原位结晶装置及方法，采用原位主板，既可作为lcp板、坐滴板和悬滴板使用，并同时容纳多个原位上样板，可根据需要直接进行lcp结晶实验，也可与坐滴原位结晶板组装进行坐滴法结晶，还可以与悬滴原位结晶板组装进行悬滴法结晶，从而解决现有技术中蛋白质结晶方式单一的问题，且本发明的原位结晶装置通过盖合式组装，组装方便，密封性更好，从而使晶体可以获得更长的保存时间；该装置可方便地对原位上样板直接进行操作，且操作前不需要用专用镀膜装置进行镀膜，而是可以进行原位镀膜，相对于现有装置提升了工作效率。
附图说明
26.图1是根据本发明第一实施例的原位结晶装置的结构示意图；
27.图2是根据本发明第一实施例的原位上样板的结构示意图；
28.图3是根据本发明第一实施例的原位主板的结构示意图；
29.图4是图3的原位主板的局部放大图；
30.图5是根据本发明第二实施例的原位结晶装置的结构示意图；
31.图6是根据本发明第二实施例的坐滴原位结晶板的结构示意图；
32.图7是根据本发明第二实施例的坐滴原位结晶板的另一面的结构示意图；
33.图8是根据本发明第二实施例的原位主板远离小槽的一面的结构示意图；
34.图9是根据本发明第三实施例的原位结晶装置的结构示意图；
35.图10是根据本发明第三实施例的悬滴原位结晶板的结构示意图；
36.图11是根据本发明第四实施例的原位结晶方法的流程图。
具体实施方式
37.下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.如图1所示，本发明实施例提供一种原位结晶装置，包括原位主板20和若干原位上样板10，原位主板20上设置有若干镂空的原位孔21，原位上样板10从原位主板20的一面(即第一表面)容置在原位孔21中。
40.如图2所示，原位上样板10上具有至少一个镂空的点样孔11以及一个位于端部的梯形端12，通过点样孔11可进行点样，梯形端12则用于与磁性底座适配，在结晶完成且原位上样板10从原位孔21中取出后，该梯形端12可与磁性底座组配安装在衍射仪的侧角头上。磁性底座和衍射仪为结晶过程中常用的装置，其结构为本领域公知，此处不再赘述。
41.如图3和4所示，原位孔21内具有延其周圈设置的小槽22，原位孔21的孔壁上设置有突柱23，用于支撑原位上样板，当原位上样板的一面与镂空原位孔21的突柱23接触并被支撑时，其另一面与小槽22处于同一平面；在结晶过程中，当发现晶体后，用小刀沿小槽22切割即可获得镀膜的原位上样板10。
42.原位孔21可呈矩阵排列，其数量可根据需要进行设定，本发明对此不做限定。
43.通过原位上样板10和原位主板20，可完成脂立方相法(lipid cubic phase method,lcp)结晶实验，具体过程如下：
44.首先将原位上样板10放置在原位主板20的原位孔21中，然后用具有低背景散射的膜例如kapton膜将原位主板20的小槽22密封，然后用小刀沿每个原位孔21的小槽切割，并将单面镀膜的原位上样板10翻转，使得有膜的一面被原位孔21侧壁上的突柱23支撑；然后利用液体点样机进行自动点样，点样完成后，直接用具有低背景散射的膜例如kapton膜将原位主板20的小槽22密封，形成密闭的结晶室，经过一段时间的培养后，观察原位上样板10中晶体生长情况并挑选长出晶体的原位上样板10，用小刀沿小槽22切割，获得双面镀膜的原位上样板10，从而完成lcp法结晶实验。
45.如图5和6所示，在第一实施例的基础上，第二实施例的原位结晶装置还包括坐滴原位结晶板30，其上具有多个不镂空的池液孔31以及与池液孔31相邻的镂空结晶孔32，结晶孔32用于提供蛋白质结晶的气相扩散空间，同时可保证晶体可在显微镜下直接观测；坐滴原位结晶板30可拆卸地盖合在原位主板20远离原位小板10的一面(即第二表面)，且盖合后，原位主板20的每一个原位孔21与两个池液孔31配合，形成两个密闭的结晶室。
46.如图7和8所示，原位主板20远离原位小板10的一面与坐滴原位结晶板30的底面具有形状互补的结构，以利于两者的快速定位及组合。例如，原位主板20上设置有纵横交错的锥形凹槽24(或锥形凸起)，坐滴原位结晶板30上则设置有与锥形凹槽24(或锥形凸起)相配合的锥形凸起33(或锥形凹槽)，锥形凸起33插入锥形凹槽24中，以使两者盖合在一起。可以想到的是，互补结构也可以为卡扣和卡槽，卡扣卡入卡槽中，从而实现两板间的固定。
47.坐滴原位结晶板30具有底座34，锥形凸起33等结构设置在底座34上，在坐滴法结晶实验中进行点样时，可通过底座34将该原位结晶装置卡入点样机的槽中，从而实现自动点样。
48.第二实施例的原位结晶装置可实现坐滴法结晶实验，具体过程如下：
49.先将若干原位上位板10放置在原位主板20的原位孔21中，并用低背景散射的膜例如kapton膜将原位主板20的小槽面密封，然后用液体点样机进行自动点样，点样完成后，在坐滴原位结晶板30的池液孔31中加入母液，再将坐滴原位结晶板30安装至原位主板20，并用透明胶带将坐滴原位结晶板30远离原位主板20相对的一面密封，形成密闭的结晶室；经过一段时间的培养后，观察晶体生长情况并挑选长出晶体的原位上样板10，具体地，用小刀沿小槽22切割，并将单面镀膜的原位上样板10翻转，使得原位上样板10有膜的一面被原位主板镂空原位孔21侧壁的突柱23支撑，再次用具有低背景散射的膜例如kapton膜将该原位上样板10的无膜一面密封，用小刀沿该镂空原位孔的小槽22再次切割，即可获得双面镀膜的原位上样板10，从而完成坐滴法结晶实验。
50.池液孔31可呈矩阵排列，其数量可根据需要进行设定，本发明对此不做限定。
51.在本实施例中，池液孔31和结晶孔32为8
×
12个，原位孔21为4
×
12个。
52.如图9和图10所示，在第一实施例的基础上，第三实施例的原位结晶装置还包括悬滴原位结晶板40，其上具有多个镂空的池液孔41，悬滴原位结晶板40可拆卸地盖合在原位主板20上，且盖合后，原位主板20的每一个原位孔21与两个池液孔41配合，形成两个密闭的结晶室。
53.悬滴原位结晶板40的一面上也设置有与原位主板20远离小槽22的一面相互补的结构。例如，当原位主板20上设置纵横交错的锥形凹槽24时，悬滴原位结晶板40上则设置锥形凸起42，锥形凸起42插入锥形凹槽24中，以使两者盖合在一起。可以想到的是，互补结构也可以为卡扣和卡槽，卡扣卡入卡槽中，从而实现两板间的固定。
54.池液孔41可呈矩阵排列，其数量可根据需要进行设定，本发明对此不做限定。
55.在本实施例中，池液孔41为8
×
12个，原位孔21为4
×
12个。
56.第三实施例的原位结晶装置可实现坐滴法结晶实验，具体过程如下：
57.先将若干原位上位板10放置在原位主板20的原位孔21中，并用低背景散射的膜例如kapton膜将原位主板20的小槽面密封，然后用液体点样机进行自动点样，点样完成后，将悬滴原位结晶板30远离原位主板20的一面用透明胶带密封并在池液孔41中加入母液，再将
悬滴原位结晶板30安装至原位主板20，形成密闭的结晶室；经过一段时间的培养后，观察晶体生长情况并挑选长出晶体的原位上样板10，具体地，用小刀沿小槽22切割，并将单面镀膜的原位上样板10翻转，使得原位上样板10有膜的一面被原位主板镂空原位孔21侧壁的突柱23支撑，再次用具有低背景散射的膜例如kapton膜将该原位上样板10的无膜一面密封，用小刀沿该镂空原位孔的小槽22再次切割，即可获得双面镀膜的原位上样板10，从而完成悬滴法结晶实验。
58.本发明实施例提供的原位结晶装置，其原位主板20可作为lcp板、坐滴板和悬滴板使用，并同时容纳多个原位上样板10，可直接用作lcp结晶实验，也可与坐滴原位结晶板30组装用作坐滴法结晶实验，还可以与悬滴原位结晶板40组装用作悬滴法结晶实验，从而解决现有技术中蛋白质结晶方式单一的问题，且本发明的原位结晶装置通过盖合式组装，组装方便，密封性更好，从而使晶体可以获得更长的保存时间；该装置可方便地对原位上样板10直接进行操作，且操作前不需要用专用镀膜装置进行镀膜，而是可以进行原位镀膜，相对于现有装置提升了效率。
59.本发明第四实施例提供一种原位结晶方法，其包括如下步骤：
60.s1：将若干原位上样板10放置在原位主板20的原位孔21中，原位上样板10被原位孔21侧壁上的突柱23支撑；
61.s2：用具有低背景散射的膜例如kapton膜将原位主板20的小槽22密封；
62.s3：选择lcp法、坐滴法和悬滴法之中的一个方法进行结晶；当选择lcp法时，先用小刀沿每个原位孔21的小槽22切割，并将单面镀膜的原位上样板10翻转，使得原位上样板10有膜的一面被原位主板20的原位孔21侧臂上的突柱23支撑，然后再执行步骤s4；当选择坐滴法或悬滴法时，直接执行步骤s4；
63.s4：利用液体点样机进行自动点样；
64.s5：点样完成后，组装形成密闭的结晶室；
65.对于lcp法：直接用具有低背景散射的膜例如kapton膜将原位主板的小槽22密封。
66.对于坐滴法：在坐滴原位结晶板30的池液孔31中加入母液，再将坐滴原位结晶板30安装至原位主板20，并用透明胶带将坐滴原位结晶板30远离原位主板20相对的一面密封。
67.对于悬滴法：将悬滴原位结晶板30远离原位主板20的一面用透明胶带密封并在池液孔41中加入母液，再将悬滴原位结晶板30安装至原位主板20。
68.s6：经过一段时间的培养后，观察晶体生长情况并获得长出晶体的双面镀膜的原位上样板10；
69.对于lcp法：用小刀沿小槽22切割，获得双面镀膜的原位上样板10。
70.对于坐滴法：用小刀沿小槽22切割，并将单面镀膜的原位上样板10翻转，使得原位上样板10有膜的一面被原位主板镂空原位孔21侧壁的突柱23支撑，再次用具有低背景散射的膜例如kapton膜将该原位上样板10的无膜一面密封，用小刀沿该镂空原位孔的小槽22再次切割，从而获得双面镀膜的原位上样板10。
71.对于悬滴法：用小刀沿小槽22切割，并将单面镀膜的原位上样板10翻转，使得原位上样板10有膜的一面被原位主板镂空原位孔21侧壁的突柱23支撑，再次用具有低背景散射的膜例如kapton膜将该原位上样板10的无膜一面密封，用小刀沿该镂空原位孔的小槽22再
次切割，即可获得双面镀膜的原位上样板10。
72.s7：将双面镀膜的原位上样板固定在磁性底座上，放置到晶体样品盒中，即可在同步辐射光束线站进行自动化上样，最后进行原位的衍射数据采集。
73.本发明实施例提供的原位结晶方法，可根据需要进行lcp法结晶、坐滴法结晶或悬滴法结晶，解决了现有技术中蛋白质结晶方式单一的问题。
74.以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。