WO2004019008A1 - Methods of searching for crystallization conditions of biopolymer and searching apparatus - Google Patents

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Kazuki Takeda
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Abstract

Methods of searching for the crystallization conditions of a biopolymer. Namely, the crystallization conditions of a biopolymer are searched for by adding, to a solution separated from another solution containing the biopolymer by a semipermeable membrane, a substance altering the physicochemical properties of the solution, thus altering the physicochemical properties of the biopolymer-containing solution and then monitoring the state of the biopolymer-containing solution. Further, the crystallization conditions of a biopolymer are searched for by decreasing or increasing the volume of a solution containing the biopolymer separated from another solution by a semipermeable membrane to thereby altering the concentration of the biopolymer in the biopolymer-containing solution and then monitoring the state of the biopolymer-containing solution. A method of producing biopolymer crystals by using the crystallization conditions searched for the above methods. An apparatus for searching for the crystallization conditions of a biopolymer which has a dialytic crystallization chamber and a solution-mixing chamber separated therefrom by a movable semipermeable membrane. The dialytic crystallization chamber has a window for monitoring the inside of the chamber while the solution-mixing chamber is connected to one or more reagent bottles in such a manner that a solution can be supplied from a reagent bottle.

Description

明 細 書 生体高分子の結晶化条件探査方法及び探査装置 技術分野 本発明は、 生体高分子含有溶液からの生体高分子の結晶化条件を探査する方 法、 探査した条件での生体高分子結晶の製造方法、 及び生体高分子の結晶化条 件探査装置に関する。 ' 景技術 タンパク質のような生体高分子の立体構造は、 生体高分子を結晶化し、 X線 回折試験に付すことにより解析される。 しかし、 様々な生体高分子が存在し、 その結晶化は、 必ずしも容易ではなく、 結晶化しない生体高分子も存在する。 現在採用されている生体高分子の結晶化は、 非常に多数の結晶化条件を無作為 に試行錯誤することにより行われ、 多分に偶然性に依存する非合理的過程に基 づいている。 生体高分子の結晶化方法の代表例として、 蒸発拡散法が最も広く行われてい る。 結晶化条件が未知の生体高分子については、 まず、 蒸発拡散法により、 結 晶化条件の見当を付け、 その後、 蒸気拡散法、 透析法、 パッチ法などにより精 密な条件検討が行われるのが一般的である。 蒸発拡散法を用いて結晶化条件の見当を付ける際に、 粗マトリックス法と呼 ばれる探査方法を利用する。 粗マトリ ックス法では、 生体高分子を含有する溶 液の p H、 温度、 緩衝剤、 沈殿化剤等のパラメーターが異なる数百種類のサン プル溶液を用意し、 溶液を静置して、 結晶の析出を待ち、 結晶の形成の有無を 定期的に観察することで、 結晶化条件が探査される。 現在、 パラメーターを変 化させた数十種類のサンプルが一度に調製できるような蒸発拡散法用のキット が市販されている。 し力、し、 このようなキットを複数使用し、 数百種類のサン プルを用意するには、 相当量の生体高分子サンプルが必要である。 さらに、 各 サンプルの調製自体及び結晶生成の有無の観察は、 通常は、 人の手や目で行わ れており、 非常に多数の条件を変化させる場合、 作業者の負担は大きい。 そのような状況を改善する目的で、 サンプル調製や観察を、 ロボッ 'トを使用 して自動で行う試みもなされている。 しかし、 そのような方法でも、'依然とし て、 パラメーターの異なる多数の溶液を用意する必要が有り、 少量の生体高分 子サンプルでは、結晶化条件の探査はできないという問題は解決されていない。 また、 検索範囲を広げれば、 それだけ多量の生体高分子が必要になるという問 題もある。 さらに、. 上記方法では、 結晶化条件を不連続で探査するので、 結晶 化条件の発見自体、 偶然性に依存しているという問題を内在しており、 本質的 に結晶化条件を見逃す場合も有り得る。 さらに、 蒸気拡散法による結晶化では、 生体高分子の初期濃度を少なくとも 結晶析出濃度の半分程度まで予め濃縮しておく必要がある。 しかし、 この濃縮 力 結晶化を阻害する生体高分子の非特異的会合の原因となることが多い、 と いう.問題もある。 生体高分子の結晶化には、 生体高分子が単分散状態で溶液に溶解している必 要が有る。 生体高分子が単分散状態にあるかは、 例えば、 動的光散乱測定によ り、 非破壊的に迅速に測定可能である。 しかし、 数百種類の生体高分子含有溶液について単分散状態となる条件を決 定するのは手間がかかる。 ポストゲノム時代を迎え、 多量のタンパク質の構造解析が待たれている。 複 雑な構造解析のために、 高性能の X線回折装置の開発も進んでいる。 しかし、 肝心な生体高分子の結晶化方法が、 試行錯誤と偶然性に依存しており、 タンパ ク質の構造解析の律速段階となっている。 そこで本発明の目的は、 比較的少量の生体高分子であっても、 より確実性高 く、 かつより簡便に生体高分子の結晶化条件を探查できる方法及び装置を提供 することにある。 さらに本発明の目的は、 上記探査方法により見いだされた結 晶化条件において生体高分子の結晶を製造する方法を提供することにある。 発明の開示 本発明は、 生体高分子含有溶液からの生体高分子の結晶化条件を探査する方 法であって、 生体高分子含有溶液と半透膜で隔てられた溶液に、 溶液の物理化 学的性質を変化させる物質を連続的または断続的に添加して、 前記生体高分子' 含有溶液の物理化学的性質を連続的または断続的に変化させ、 その間の、 生体 高分子含有溶液の状態を、 連続的または断続的にモニターすることで、 生体高 分子の結晶化条件を探査する方法 (以下、 第 1の探査方法という) に関する。 さらに本発明は、 生体高分子含有溶液からの生体高分子の結晶化条件を探査 する方法であって、 溶液と半透膜で隔てられた生体高分子含有溶液の容量を、 連続的または断続的に減少または増大させることで生体高分子含有溶液中の生 体高分子濃度を変化させ、 その間の、 生体高分子含有溶液の状態を、 連続的ま たは断続的にモニターすることで、生体高分子の結晶化条件を探査する方法(以 下、 第 2の探査方法という) に関する。 第 2の探査方法においては、 生体高分子含有溶液の容量の変化と並行して、 または独立に、 生体高分子含有溶液と半透膜で隔てられた溶液に、 溶液の物理 化学的性質を変化させる物質を連続的または断続的に添加して、 前記生体高分 子含有溶液の物理化学的性質を連続的または断続的に変化させ、 その間の、 生 体高分子含有溶液の状態を、連続的または靳続的にモニターすることができる。 さらには、 上記本発明の方法により探査された結晶化条件を用いて、 生体高 分子の結晶を製造する方法に関する。 加えて本発明は、 移動可能な半透膜で隔離された透析結晶化室及び溶液混合 室を有し、 透析結晶化室は、 室内をモニターするための窓を有し、 かつ溶液混 合室は、 1つ以上の試薬ボトルと、 試薬ボトルからの溶液が供給可能に接続さ れていることを特徴とする生体高分子の結晶化条件探査装置に関する。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明の結晶化条件探査装置の 1つの実施態様を模式的に示す説明 図である。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for exploring crystallization conditions of a biopolymer from a solution containing a biopolymer, and a biopolymer crystal under the searched conditions. The present invention relates to a method for producing a polymer, and an apparatus for searching for crystallization conditions of a biopolymer. '' Landscape technology The three-dimensional structure of biopolymers such as proteins is analyzed by crystallizing biopolymers and subjecting them to X-ray diffraction tests. However, there are various biopolymers, and crystallization is not always easy, and some biopolymers do not crystallize. Crystallization of currently employed biopolymers is performed by random trial and error of a large number of crystallization conditions, and is based on an irrational process that is likely to depend on chance. Evaporation-diffusion is the most widely used crystallization method for biopolymers. For biomacromolecules whose crystallization conditions are unknown, first the crystallization conditions are estimated by evaporative diffusion, and then refined by vapor diffusion, dialysis, patch, etc. In general, close examination of conditions is performed. When estimating the crystallization conditions using the evaporative diffusion method, an exploration method called the coarse matrix method is used. In the crude matrix method, hundreds of sample solutions having different parameters such as the pH, temperature, buffer, and precipitant of a solution containing a biopolymer are prepared, and the solution is allowed to stand. The crystallization conditions are investigated by periodically observing the formation of crystals while waiting for the precipitation of crystals. At present, kits for evaporative diffusion are available on the market that can prepare dozens of samples with varied parameters at once. The use of multiple such kits and the preparation of hundreds of samples requires significant amounts of biopolymer samples. Furthermore, the preparation of each sample itself and the observation of the presence or absence of crystal formation are usually performed by human hands and eyes, and when a large number of conditions are changed, the burden on the operator is large. In order to improve such situations, attempts have been made to automatically perform sample preparation and observation using robots. However, even with such a method, it is still necessary to prepare a large number of solutions with different parameters, and the problem that crystallization conditions cannot be explored with a small amount of a biopolymer sample has not been solved. In addition, there is a problem that the larger the search range, the more biopolymers are required. Furthermore, in the above method, since the crystallization conditions are searched discontinuously, there is an inherent problem that the discovery of the crystallization conditions themselves depends on chance, and the crystallization conditions may be essentially overlooked. . Furthermore, in the crystallization by the vapor diffusion method, it is necessary to pre-concentrate the initial concentration of the biopolymer to at least about half of the crystallization concentration. However, this concentration power often causes non-specific association of biopolymers that inhibits crystallization. There is also a problem. Crystallization of a biopolymer requires that the biopolymer be dissolved in a solution in a monodispersed state. Whether a biopolymer is in a monodispersed state can be measured nondestructively and quickly by, for example, dynamic light scattering measurement. However, it is time-consuming to determine the conditions under which several hundred types of biopolymer-containing solutions are in a monodispersed state. In the post-genome era, structural analysis of a large amount of proteins is awaited. High-performance X-ray diffractometers are also being developed for complicated structural analysis. However, the crystallization method of vital biopolymers depends on trial and error and contingency, which is the rate-limiting step in protein structural analysis. Therefore, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus that can more reliably and easily find the crystallization conditions of a biopolymer even with a relatively small amount of a biopolymer. It is a further object of the present invention to provide a method for producing a biopolymer crystal under the crystallization conditions found by the above exploration method. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a method for exploring the crystallization conditions of a biopolymer from a solution containing the biopolymer, the method comprising the steps of: The physicochemical properties of the biopolymer-containing solution are continuously or intermittently changed by continuously or intermittently adding a substance that changes the biological properties, during which the state of the biopolymer-containing solution is changed. To monitor the crystallization conditions of macromolecules of the living body by continuously or intermittently monitoring (hereinafter referred to as the first search method). Further, the present invention is a method for exploring crystallization conditions of a biopolymer from a biopolymer-containing solution, wherein the volume of the biopolymer-containing solution separated from the solution by a semipermeable membrane is continuously or intermittently measured. The concentration of the biopolymer in the solution containing the biopolymer is changed by decreasing or increasing the concentration of the biopolymer, and the state of the solution containing the biopolymer is monitored continuously or intermittently. (Hereinafter referred to as a second search method). In the second exploration method, the physicochemical property of the solution is changed in parallel with or independently of the change in the volume of the solution containing the biopolymer, to a solution separated by a semipermeable membrane from the solution containing the biopolymer. The substance to be added is added continuously or intermittently to change the physicochemical properties of the biopolymer-containing solution continuously or intermittently. During that time, the state of the biopolymer-containing solution is changed continuously or intermittently. It can be monitored continuously. Further, the present invention relates to a method for producing a biomolecular crystal using the crystallization conditions probed by the method of the present invention. In addition, the present invention comprises a dialysis crystallization chamber and a solution mixing chamber separated by a movable semipermeable membrane, wherein the dialysis crystallization chamber has a window for monitoring the room, and a solution mixing chamber. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for searching for crystallization conditions of a biopolymer, wherein one or more reagent bottles are connected so as to be able to supply a solution from the reagent bottles. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view schematically showing one embodiment of the crystallization condition detecting device of the present invention.
図 2は、 結晶化条件探査のための制御アルゴリズムを示すフローチヤ一トで める。  Figure 2 is a flowchart showing a control algorithm for searching for crystallization conditions.
図 3は、 本発明の装置の一実施態様を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明の第 1及び第 2の探査方法ともに、 生体高分子含有溶液から生体高分 子が結晶化する条件を探査する方法である。  FIG. 3 is a diagram showing one embodiment of the device of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Both the first and second exploration methods of the present invention are methods for exploring conditions under which biomolecules crystallize from a biopolymer-containing solution.
本発明において、 生体高分子としては、 水溶性タンパク質、 膜タンパク質、 核酸、 タンパク質一核酸複合体等を挙げることができる。 生体高分子の由来は 特に制限はないが、 本発明において使用される生体高分子は、 例えば、 ヒ ト由 来の生体高分子であることができる。 In the present invention, examples of the biopolymer include a water-soluble protein, a membrane protein, a nucleic acid, and a protein-nucleic acid complex. The origin of biopolymers Although not particularly limited, the biopolymer used in the present invention can be, for example, a human-derived biopolymer.
[本発明の探査装置] [Exploration device of the present invention]
以下に、 まず、 本発明の探查装置について概説する。  Hereinafter, first, the searching device of the present invention will be outlined.
図 1は、 本発明の装置を模式的に表した図である。  FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the device of the present invention.
図 1中、 1 1は透析結晶化室、 1 2は半透膜、 1 3溶液混合室であり、 透析 結晶化室 1 1と溶液混合室 1 3は、 上下に移動可能な半透膜 1 2で隔離されて いる。透析結晶化室 1 1と溶液混合室 1 3は、図示しない恒温槽内に配置され、 透析結晶化室 1 1は、 室内をモニターするためのレーザー窓 1 5及び試料注入 口となるインジェクションバルブ 1 7を有する。 透析結晶化室 1 1は、 結晶観 察用 CCDカメラ 1 6が付属されている。 溶液混合室 1 3は、 1つ以上の試薬 ポトル 1 4 (1 4 a〜1 4 e) と、 例えば、 ピエゾ素子を使った排出バルブ 1 8 (1 8 a〜1 8 e)を介して、 試薬ボトル 1 4からの溶液が供給可能に接続さ れている。 さらに、 透析結晶化室及び溶液混合室の一方又は両方には、 溶液排 出口が設けられている (図 1には図示されていない)。半透膜 1 2はプランジャ 一 3 1を介して接続しているステップモーター 3 2により上下動される。 図 3に本発明の装置の一実施態様を示す。  In Fig. 1, 11 is a dialysis crystallization chamber, 1 2 is a semipermeable membrane, and 13 is a solution mixing chamber.Dialysis crystallization chamber 11 and a solution mixing chamber 13 are vertically movable semipermeable membranes 1 2 isolated. The dialysis crystallization chamber 11 and the solution mixing chamber 13 are arranged in a thermostat (not shown). The dialysis crystallization chamber 11 has a laser window 15 for monitoring the inside of the chamber and an injection valve 1 serving as a sample injection port. With 7. The dialysis crystallization chamber 11 is provided with a CCD camera 16 for observing crystals. The solution mixing chamber 13 is connected to one or more reagent potters 14 (14 a to 14 e) and, for example, via a discharge valve 18 (18 a to 18 e) using a piezo element. Connected so that solution from reagent bottle 14 can be supplied. In addition, one or both of the dialysis crystallization chamber and the solution mixing chamber are provided with a solution outlet (not shown in FIG. 1). The semipermeable membrane 12 is moved up and down by a step motor 32 connected via a plunger 31. FIG. 3 shows an embodiment of the apparatus of the present invention.
図 3の装置は、 基本的な構造及び機能は図 1の装置と同様である。  The device of FIG. 3 has the same basic structure and function as the device of FIG.
(a) に半透膜 1 2が上昇した状態が示され、 (b) に半透膜 1 2が下降した 状態が示されている。 A〜Eが試薬ボトル 1 4 ( 1 4 a〜 1 4 e ) であり、 Fが試料ボトル、 Gが 廃液回収用のドレインビンである。 (a ) の状態では、 A〜Gは、 透析結晶化室 1 1側に接続している。半透膜 1 2が下降し、(b )の状態になると、 A〜Gは、 溶液混合室 1 3側に接続するようになる。 試料の透析結晶化室 1 1への供給や 透析結晶化室 1 1からの廃液の排出は、 (a ) の状態で行い、結晶化条件の検索 は、 (b ) の状態で行える。 本発明の装置で用いる半透膜は、 本発明の装置で結晶化条件を探査する生体 高分子の分子量等を考慮して、 適宜選択することができる。 例えば、 半透膜と しては、 VIVASCIENCE社製の再生セルロース膜(5kDa cut off, lOkDa cut off, 30kDa cut off, 50kDa cut off, lOOkDa cut off)等を使用できるが、 これらに 限定されるものではない。 (a) shows a state in which the semipermeable membrane 12 has risen, and (b) shows a state in which the semipermeable membrane 12 has fallen. A to E are reagent bottles 14 (14a to 14e), F is a sample bottle, and G is a drain bottle for collecting waste liquid. In the state of (a), A to G are connected to the dialysis crystallization chamber 11 side. When the semipermeable membrane 12 is lowered to the state of (b), A to G are connected to the solution mixing chamber 13 side. The supply of the sample to the dialysis crystallization chamber 11 and the discharge of the waste liquid from the dialysis crystallization chamber 11 are performed in the state of (a), and the search for the crystallization conditions can be performed in the state of (b). The semipermeable membrane used in the apparatus of the present invention can be appropriately selected in consideration of the molecular weight of a biopolymer for which crystallization conditions are searched for in the apparatus of the present invention. For example, as the semipermeable membrane, a regenerated cellulose membrane (5 kDa cut off, 10 kDa cut off, 30 kDa cut off, 50 kDa cut off, 100 kDa cut off) manufactured by VIVASCIENCE can be used, but is not limited thereto. is not.
[本発明の第 1の探査方法] [First exploration method of the present invention]
以下に、 本発明の第 1の探査方法を、 本発明の装置を模式的に表した図 1を 用いて説明する。  Hereinafter, the first search method of the present invention will be described with reference to FIG. 1, which schematically shows the apparatus of the present invention.
本発明の第 1の探査方法では、 2つの溶液を用意し、 一方に生体高分子を含 有させ、 両者を半透膜で隔離する。 図 1の装置では、 生体高分子含有溶液を透 析結晶化室 11に入れ、透析結晶化室 11とは半透膜 12で隔離された溶液混合室 13に生体高分子を含有しない溶液を入れる。この時点で、生体高分子含有溶液、 及び生体高分子含有溶液と半透膜 12で隔てられた溶液混合室 13中の溶液は、 例えば、 同一の種類と濃度の p H緩衝剤を含有する水溶液であり、 生体高分子 含有溶液は、 これにさらに生体高分子が含まれている物であることができる。 この状態では、 両方の溶液の組成が生体高分子を除き同一であるので、 物質の 移動は実質的に生じない。 そして、 溶液混合室 13中の溶液に、 試薬ボトル 14 (14a〜14eのいずれか)か ら、 例えば、 ピエゾ素子を使った排出パルプ 18 (18a〜18e)を介して、 溶液の物 理化学的性質を変化させる物質を連続的または断続的に添加する。 溶液の物理 化学的性質を変化させる物質は、 例えば、 p H緩衝剤、 沈殿化剤、 塩類、 添加 剤、及び水から成る群から選ばれる少なくとも 1種の物質であることができる。 p H緩衝剤、 沈殿化剤、 塩類、 添加剤は、 生体高分子の結晶化にこれまで使用 されている物質から適宜選択することができる。 p H緩衝剤としては、 例えば、 クェン酸ナトリウム、 酢酸ナトリウム、 リン 酸ナトリウム/カリウム、 ME S、 力コジル酸ナトリウム、 H E P E S、 T r i s— H C 1等を挙げることができる。 但し、 これらの限定されるものではな レ、。 沈殿化剤としては、 例えば、 硫酸アンモニゥム、 塩化ナトリウム、 塩化リチ ゥム、 ポリエチレングリコーノレ、 2—メチノレー 2, 4一ペンタンジォーノレ等を 挙げることができる。 但し、 これらの限定されるものではない。 塩類としては、 例えば、 塩化カルシウム、 塩化マグネシウム、 塩化亜鉛、 塩 ィ匕コバノレト、硫酸リチウム、酢酸アンモニゥム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、 塩化セシウム等を挙げることができる。 但し、 これらの限定されるものではな In the first exploration method of the present invention, two solutions are prepared, one of which contains a biopolymer, and both are separated by a semipermeable membrane. In the apparatus shown in Fig. 1, a biopolymer-containing solution is put into the crystallization chamber 11, and a solution containing no biopolymer is put into the solution mixing chamber 13 separated from the dialysis crystallization chamber 11 by a semipermeable membrane 12. . At this point, the biopolymer-containing solution and the solution in the solution mixing chamber 13 separated from the biopolymer-containing solution by the semipermeable membrane 12 are, for example, aqueous solutions containing the same type and concentration of a pH buffer. Is a biopolymer The containing solution may be a solution further containing a biopolymer. In this state, since the composition of both solutions is the same except for the biopolymer, substantially no substance transfer occurs. Then, the physicochemical properties of the solution are added to the solution in the solution mixing chamber 13 from the reagent bottle 14 (one of 14a to 14e), for example, through a discharge pulp 18 (18a to 18e) using a piezo element. Is added continuously or intermittently. The substance that changes the physicochemical properties of the solution can be, for example, at least one substance selected from the group consisting of a pH buffer, a precipitant, salts, additives, and water. The pH buffer, precipitant, salts, and additives can be appropriately selected from substances conventionally used for crystallization of biopolymers. Examples of the pH buffer include sodium citrate, sodium acetate, sodium / potassium phosphate, MES, sodium dycodylate, HEPES, Tris-HC1, and the like. However, these are not limited. Examples of the precipitating agent include ammonium sulfate, sodium chloride, lithium chloride, polyethylene glycolone, 2-methinolay 2,4-pentanedionole, and the like. However, these are not limited. Salts include, for example, calcium chloride, magnesium chloride, zinc chloride, salt Examples include divan covanolate, lithium sulfate, ammonium acetate, magnesium acetate, zinc acetate, cesium chloride and the like. However, these are not limited.
添加剤としては、 例えば、 エチレングリ コール、 グリセロール、 尿素、 エタ ノール、 プロパノール、 イソプロパノール、 E D T A、 D D T、 へキサンジォ ール、 オタチルダルコシド等を挙げることができる。 但し、 これらの限定され るものではない。 溶液混合室 13中の溶液に、溶液の物理化学的性質を変化させる物質を添加す ると、溶液混合室 13中の溶液と生体高分子溶液との間に濃度差ができ、半透膜 12を介して前記物質が生体高分子含有溶液に移行する。 それにより、 生体高分 子含有溶液の物理化学的性質を連続的または断続的に変化させることができる。 そして、 その間の、 生体高分子含有溶液の状態を、 連続的または断続的にモニ ターすることで、 生体高分子が結晶化する、 溶液の物理化学的性質を探査する ことができる。 具体的には、 生体高分子含有溶液の状態を、 例えば、 動的光散乱法によりモ 二ターし、 溶液中の生体高分子の分散状態を知ることで、 生体高分子が結晶化 する傾向が高くなつているか否かを判定することができる。 動的光散乱法によ るモニターは、 透析結晶化室 11に設けられたレーザー窓 15を介してレーザー を照射することで行うことができる。 また、 一度結晶化が起これば、 C C D力 メラ 16により、 結晶の生成及ぴ成長状態をモニターすることができる。 生体高分子含有溶液の状態のモニターは、 上記以外にも、 例えば、 紫外線吸 収スぺク トル、 溶液の電気伝導度、 溶液の示差熱吸収.量の測定等により行うこ ともできる。 通常は、 一度の操作で結晶化条件を探查することは難しい。 そこで、 一度、 モニターが完了した後、 溶液の物理化学的性質を変化させる物質を添加した溶 液の一部又は全部を除去し、 新たな溶液を補充し、 条件を変えて、 再度、 生体 高分子の結晶化条件を探査する。 そして、 最適結晶化条件が得られるまで、 繰 り返し、条件を変えて、生体高分子の結晶化条件を探査することが適当である。 より具体的には、 図 2に示すフローチヤ一トにあるような結晶化制御アルゴ リズムに従って、 (1 )生体高分子が安定に単分散状態で存在する条件を検索す るステップ、 (2 ) 結晶化核形成条件検索ステップ、 及び必要により (3 ) 結晶 化条件最適化ステップを行うことが適当である。 Examples of the additives include ethylene glycol, glycerol, urea, ethanol, propanol, isopropanol, EDTA, DDT, hexanediol, and otatyl darcoside. However, these are not limited. When a substance that changes the physicochemical properties of the solution is added to the solution in the solution mixing chamber 13, a concentration difference occurs between the solution in the solution mixing chamber 13 and the biopolymer solution, and the semipermeable membrane 12 The substance is transferred to the biopolymer-containing solution via Thereby, the physicochemical properties of the biopolymer-containing solution can be changed continuously or intermittently. By continuously or intermittently monitoring the state of the biopolymer-containing solution during that time, the physicochemical properties of the solution in which the biopolymer crystallizes can be explored. Specifically, the state of a biopolymer-containing solution is monitored by, for example, a dynamic light scattering method, and by knowing the dispersion state of the biopolymer in the solution, the biopolymer tends to crystallize. It can be determined whether or not it is higher. Monitoring by the dynamic light scattering method can be performed by irradiating a laser through a laser window 15 provided in the dialysis crystallization chamber 11. Also, once crystallization occurs, the CCD force The crystal 16 makes it possible to monitor the state of crystal formation and growth. In addition to the above, the state of the biopolymer-containing solution can be monitored by, for example, measuring the ultraviolet absorption spectrum, the electric conductivity of the solution, and the differential heat absorption of the solution. Usually, it is difficult to search for crystallization conditions by one operation. Therefore, once the monitoring is completed, part or all of the solution containing the substance that changes the physicochemical properties of the solution is removed, a new solution is replenished, the conditions are changed, and the biological Explore molecular crystallization conditions. It is appropriate to repeat the process until the optimal crystallization conditions are obtained and to search for the crystallization conditions of the biopolymer. More specifically, according to the crystallization control algorithm as shown in the flowchart of FIG. 2, (1) a step of searching for conditions under which a biopolymer is stably present in a monodispersed state; It is appropriate to perform the step of searching for nucleation conditions and, if necessary, (3) the step of optimizing the crystallization conditions.
( 1 ) 生体高分子が安定に単分散状態で存在する条件を検索するステップで は、 生体高分子を分散した溶液を準備し、 動的光散乱法によって溶解している 分子の分散状態を測定しつつ、 試薬ボトルから緩衝剤、 塩などを徐々に結晶化 チヤンパーに加えることによって、 また半透膜を上下させることによつて生体 高分子濃度を変化させることによって、 生体高分子が安定して単分散に存在す る条件を検索する。 上記条件が検索できたら、 (2 )結晶化核形成条件検索ステップに進み、条件 の検索ができなかったら、 生体高分子を含まない側の溶液を廃棄し、 新たな溶 液を入れて、再度、 (1 ) 生体高分子が安定に単分散状態で存在する条件を検索 するステップを行う。 廃棄ステップにおいては、 まず生体高分子を含まない側の溶液を水に置換す ることにより、 生体高分子を含む側の溶液が半透膜を通過して、 結果として生 体高分子側の溶液が水に置換される。 (1) In the step of searching for a condition in which the biopolymer is stably present in a monodispersed state, a solution in which the biopolymer is dispersed is prepared, and the dispersed state of the dissolved molecule is measured by a dynamic light scattering method. In addition, by gradually adding buffer, salt, etc. from the reagent bottle to the crystallization chamber, and by changing the concentration of the biopolymer by raising and lowering the semipermeable membrane, the biopolymer is stabilized. Exist monodisperse Search for a condition that If the above conditions can be searched, proceed to (2) Crystallization nucleation condition search step.If the conditions cannot be searched, discard the solution on the side containing no biopolymer, add a new solution, and retry. (1) A step of searching for a condition in which a biopolymer is stably present in a monodispersed state is performed. In the discarding step, first, the solution on the side containing no biopolymer is replaced by water, so that the solution on the side containing biopolymer passes through the semipermeable membrane, and as a result, the solution on the side of the biopolymer is removed. Replaced by water.
( 2 ) 結晶化核形成条件検索ステップでは、 溶液の物理化学的性質を変化ざ せる物質の添加を行うが、 各種の物質を単独で、 または 2つ以上を組み合わせ て用いることができる。 即ち、 1つの物質 (またはある組合せの物質) を、 溶 液混合室中の溶液へ供給し、 溶液混合室中の溶液濃度を高め、 それにより、 結 晶化核形成が起こるか、 または起こりやすい状態になるか否かを、 例えば、 光 散乱法でモニターする。 (2) In the step of searching for crystallization nucleation conditions, a substance that changes the physicochemical properties of the solution is added, but various substances can be used alone or in combination of two or more. That is, one substance (or a combination of substances) is supplied to the solution in the solution mixing chamber to increase the concentration of the solution in the solution mixing chamber, so that crystallization nucleation occurs or is likely to occur. Whether the state is reached or not is monitored by, for example, a light scattering method.
1つの物質 (またはある組合せの物質) について所定の濃度まで検索が進ん でも核形成が起らなかったら、 物質を変えて、 さらに物質の添加を行う力、 溶 液混合室中の溶液を廃棄し、 次の条件に移行して、 再度、 結晶化核形成条件検 索ステップを行う。 このようなリサイクル過程を繰り返すうちに、 生体高分子自体が変性してし まい、 再検索に耐えられなくなる事態も考えられる。 その際には、 生体高分子 を含む側の溶液を廃棄し、 数回程度、 結晶化チャンバ一内を水などで洗浄した 後、 再度生体高分子溶液を注入することによって、 検索を再開することができ る。 上記溶液廃棄と次の溶液への移行を、 結晶化核形成が見られるまで繰り返し 実施する。 例えば、 結晶化核形成が起こるかの光散乱法でのモニターと、 物質 の添加状況及び溶液廃棄と次の溶液への移行の制御とをコンピューターを使用 してリンクさせることで、 結晶化核形成が起こる条件に到達できるまで、 繰り 返し、 物質の種類や組合せを変えて、 結晶化核形成条件検索ステップを行うこ とができる。 例えば、 溶液の物理化学的性質を変化させる物質の溶液を、 物質の種類を変 えて多数用意し、この溶液の、溶液混合室への添加の順番や組合せ(複数の溶液 を同時に添加する場合の組合せ)と、溶液添加の中止及ぴ溶液廃棄のタイミング をプログラミングしておき、 このプログラミングに従って、 結晶化核形成が観 察されるまで順次、 前記溶液供給とモニターの操作を行い、 溶液の添加条件と モニター結果を記録し、 結晶化核形成条件を検索する。 If nucleation does not occur even when the search for one substance (or a certain combination of substances) has progressed to the specified concentration, change the substance, add the substance, and discard the solution in the solution mixing chamber. Then, shift to the next condition, and perform the crystallization nucleation formation search step again. As this recycling process is repeated, the biopolymer itself may be denatured, making it impossible to withstand re-search. In that case, the solution containing the biopolymer should be discarded, and the inside of the crystallization chamber should be washed several times with water, etc., and the search should be restarted by injecting the biopolymer solution again. Can be done. The above solution disposal and the transition to the next solution are repeated until crystallization nuclei are formed. For example, by using a computer to link the monitoring of the crystallization nucleation by light scattering method with the addition of the substance and the control of the disposal of the solution and the transition to the next solution, the crystallization nucleation is performed. The crystallization nucleation condition search step can be performed repeatedly by changing the type and combination of the substances until the conditions under which the crystallization occurs can be reached. For example, a large number of solutions of substances that change the physicochemical properties of the solution are prepared by changing the type of substance, and the order and combination of the addition of these solutions to the solution mixing chamber (for example, when multiple solutions are added simultaneously). Combination) and the timing of suspension of solution addition and the timing of solution disposal are programmed in advance, and according to this programming, the operations of solution supply and monitoring are sequentially performed until crystallization nucleus formation is observed. And monitor the results and search for crystallization nucleation conditions.
1つの物質(またはある組合せの物質)について所定の濃度まで検索が進み、 核形成が起こったら、 そのまま結晶成長をさせる。 または、 結晶化はするが、 良品が得られない場合、 (3 ) 結晶化条件最適化ステップを行う。 結晶化核形成ステップにおいて、 得られた結晶核が、 良/不良初期結晶であ るか否かは、動的光散乱の時間変化パターンを観察することにより判定できる。 即ち、 良結晶核が形成された場合、 動的光散乱パターンは単分散付近でゆるや かにゆらいだ分散値を示す。 これに対し、 不良結晶核では、 急激な分散状態の 変化が観測される。 こうして得られた良結晶核からは、 良質の単結晶が成長す る。 上記(1)〜(3)のいずれのステップにおいても、 溶液の温度は一定になるよう に制御しておくこともできるし、 溶液の添加と並行して温度を変化させること もできる。 溶液添加時の温度を一定にする場合、 同一条件の検索操作を、 温度 を変えて行うこともできる。 本発明の方法を実施する溶液温度は、 特に制限は ない。 溶液温度は、 凍結が生じない範囲で低くすることもでき、 また、 生体高 分子に変性等が生じない範囲で高くすることもできる。溶液温度は、例えば、 0 〜40°Cの範囲とすることができる。 The search progresses to a certain concentration for one substance (or a certain combination of substances), When nucleation occurs, the crystal is grown as it is. Or, if crystallization is performed but no good product is obtained, (3) a crystallization condition optimization step is performed. In the crystallization nucleus formation step, whether or not the obtained crystal nucleus is a good / defective initial crystal can be determined by observing a time-varying pattern of dynamic light scattering. That is, when a good crystal nucleus is formed, the dynamic light scattering pattern shows a dispersion value that fluctuates gradually near monodispersion. On the other hand, a sharp change in the dispersion state is observed in the defective crystal nuclei. From the good crystal nuclei obtained in this way, good quality single crystals grow. In any of the above steps (1) to (3), the temperature of the solution can be controlled to be constant, or the temperature can be changed in parallel with the addition of the solution. When the temperature at the time of adding the solution is kept constant, the search operation under the same conditions can be performed by changing the temperature. The solution temperature for carrying out the method of the present invention is not particularly limited. The solution temperature can be lowered as long as freezing does not occur, and can be raised as long as the biomolecule does not undergo denaturation. The solution temperature can be, for example, in the range of 0 to 40 ° C.
[本発明の第 2の探査方法] [Second exploration method of the present invention]
次に、 本発明の第 2の探査方法を、 図 1を用いて説明する。  Next, a second search method of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の第 2の探査方法でも、 第 1の方法と同様に、 2つの溶液を用意し、 一方に生体高分子を含有させ、 両者を半透膜 12で隔離する。 図 1の装置では、 生体高分子含有溶液を透析結晶化室 11に入れ、透析結晶化室 11とは半透膜 12 で隔離された溶液混合室 13に、生体高分子を含有しない溶液を入れる。 この時 点で、 生体高分子含有溶液、 及び生体高分子含有溶液と半透膜で隔てられた溶 液混合室中の溶液は、 例えば、 同一の種類と濃度の p H緩衝剤を含有する水溶 液であり、 生体高分子含有溶液は、 これにさらに生体高分子が含まれている物 であることができる。 本発明の第 2の探査方法では、 生体高分子含有溶液の容量を、 連続的または 断続的に減少または増大させる。 生体高分子含有溶液の容量の減少または増大 は、例えば、 半透膜 12を可動式とし、 図中の上下方向に移動させることにより 行うことができる。 あるいは、 透析結晶化室 11の底部または側壁を、 例えば、 部分的に可動式としておき、 可動式の底部または側壁を移動させることでも、 生体高分子含有溶液の容量の減少または増大を行うことができる。 生体高分子含有溶液の容量を減少または増大させることで、 生体高分子含有 溶液中の生体高分子濃度を変化させることができる。 即ち、 容量を減少させる ことで、 透析結晶化室 11 中の溶液から生体高分子以外の溶液が溶液混合室 13 に移動し、 その結果、 透析結晶化室 11中の溶液の生体高分子濃度は増大する。 逆に、 容量を増大させることで生体高分子濃度は減少する。 生体高分子濃度の 変化に応じて、 生体高分子含有溶液の状態を、 連続的または断続的にモニター することで、 生体高分子結晶が生じる、 溶液の条件を探査する。 具体的には、 生体高分子含有溶液の状態を、 例えば、 動的光散乱法によりモニターし、 溶液 中の生体高分子の分散状態を知ることで、 生体高分子が結晶化する傾向が高く なっているか否かを判定することができ、 一度結晶化が起これば、 C C Dカメ ラにより、 結晶の生成及び成長状態をモニターすることができる。 生体高分子 含有溶液の状態のモニター方法は、 第 1の探查方法と同様である。 本発明の第 2の探査方法では、生体高分子含有溶液の容量の変化と並行して、 または生体高分子含有溶液の容量の変化とは独立に、第 1の探査方法と同様に、 生体高分子含有溶液と半透膜で隔てられた溶液に、 溶液の物理化学的性質を変 化させる物質を連続的または断続的に添加して、 前記生体高分子含有溶液の物 理化学的性質を連続的または断続的に変化させ、生体高分子含有溶液の状態を、 連続的または断続的にモニターすることもできる。 例えば、 生体高分子含有溶液の容量を減少または増大させることで、 生体高 分子が結晶化し易い生体高分子濃度を見いだす。 その上で、 この生体高分子濃 度において、 溶液の物理化学的性質を変化させる物質を添加することで、 さら に、 生体高分子が結晶化する条件を、 第 1の探査方法と同様に探査することが できる。 In the second exploration method of the present invention, similarly to the first method, two solutions are prepared, one of which contains a biopolymer, and both are separated by a semipermeable membrane 12. In the device of Figure 1, The biopolymer-containing solution is put into the dialysis crystallization chamber 11, and a solution containing no biopolymer is put into the solution mixing chamber 13 separated from the dialysis crystallization chamber 11 by a semipermeable membrane 12. At this point, the biopolymer-containing solution and the solution in the solution mixing chamber separated from the biopolymer-containing solution by a semipermeable membrane are, for example, aqueous solutions containing the same type and concentration of a pH buffer. It is a liquid, and the biopolymer-containing solution may be a solution further containing a biopolymer. In the second exploration method of the present invention, the volume of the biopolymer-containing solution is reduced or increased continuously or intermittently. The volume of the biopolymer-containing solution can be reduced or increased, for example, by making the semipermeable membrane 12 movable and moving it up and down in the figure. Alternatively, it is also possible to reduce or increase the volume of the biopolymer-containing solution by leaving the bottom or side wall of the dialysis crystallization chamber 11 partially movable, for example, and moving the movable bottom or side wall. it can. By decreasing or increasing the volume of the biopolymer-containing solution, the concentration of the biopolymer in the biopolymer-containing solution can be changed. That is, by reducing the volume, the solution other than the biopolymer moves from the solution in the dialysis crystallization chamber 11 to the solution mixing chamber 13, and as a result, the concentration of the biopolymer in the solution in the dialysis crystallization chamber 11 decreases. Increase. Conversely, increasing the capacity decreases the biopolymer concentration. The condition of the biopolymer-containing solution is monitored continuously or intermittently in response to changes in the biopolymer concentration, and the conditions of the solution where biopolymer crystals are generated are searched. Specifically, the state of the biopolymer-containing solution is monitored, for example, by dynamic light scattering, By knowing the dispersion state of the biopolymer in it, it can be determined whether or not the tendency of the biopolymer to crystallize has increased. Once crystallization has occurred, the CCD camera The state of formation and growth can be monitored. The method of monitoring the state of the biopolymer-containing solution is the same as the first search method. In the second exploration method of the present invention, in parallel with the change in the volume of the biopolymer-containing solution, or independently of the change in the volume of the biopolymer-containing solution, the biometric A substance that changes the physicochemical properties of the solution is continuously or intermittently added to the solution separated from the molecule-containing solution and the solution separated by the semipermeable membrane, so that the physicochemical properties of the biopolymer-containing solution are continuously changed. Alternatively, it can be changed intermittently and the state of the biopolymer-containing solution can be monitored continuously or intermittently. For example, by decreasing or increasing the volume of a solution containing a biopolymer, a biopolymer concentration at which a biopolymer is easily crystallized is found. Then, by adding a substance that changes the physicochemical properties of the solution at this biopolymer concentration, the conditions under which the biopolymer is crystallized can be further explored in the same way as the first exploration method. can do.
溶液の物理化学的性質を変化させる物質の添加中においても、 生体高分子含 有溶液の容量を増減させて、 より結晶化にふさわしい状態に変化させることも 可能である。 第 2の探査方法においても、 溶液の物理化学的性質を変化させる物質の添加 を併用する場合、 第 1の方法と同様に、 一度、 モニターが完了した後、 溶液の 物理化学的性質を変化させる物質を添加した溶液の一部又は全部を除去し、 新 たな溶液を補充し、 条件を変えて、 再度、 生体高分子の結晶化条件を探査する ことができる。 そして、 最適結晶化条件が得られるまで、繰り返し、 条件(生体 高分子の濃度を含めて)を変えて、生体高分子の結晶化条件を探査することがで きる。 第 1の探査方法においても、 溶液の温度は一定になるように制御しておくこ ともできるし、 生体高分子の濃度変化や溶液の添加と並行して温度を変化させ ることもできる。 生体高分子の濃度変化時や溶液添加時の温度を一定にする場 合、 同一条件の検索操作を、 温度を変えて行うこともできる。 本発明の方法を 実施する溶液温度は、 特に制限はない。 溶液温度は、 凍結が生じない範囲で低 くすることもでき、 また、 生体高分子に変性等が生じない範囲で高くすること もできる。 溶液温度は、 例えば、 0〜40°Cの範囲とすることができる。 以上の方法により、 良質な結晶が得られる条件が探査できたら、 その結晶化 条件を用いて、 生体高分子結晶を製造する。 製造する生体高分子結晶は、 構造 解析に適した品質とサイズを有するものであることが好ましい。 この生体高分 子結晶の製造は、常法により行うことができる。例えば、蒸気拡散法、透析法、 バッチ法などが知られている。 本発明は、 上記製造方法により製造された生体高分子結晶を包含する。 その ような生体高分子としては、例えば、水溶性タンパク質、膜タンパク質、核酸、 核酸一タンパク質複合体、 または高分子炭化水素を挙げることができる。 さら に、 生体高分子は、 ヒ ト由来の生体高分子であることができる。 また、 高分子 炭化水素としては、 例えば、 セルロース誘導体、 キシロース誘導体等を挙げる ことができる。 得られた生体高分子結晶は、 結晶構造解析に使用することができる。 結晶構 造解析は、 例えば、 MAD 法に従って行うことができ、 例えば、 放射光を使用し て、 結晶の X線回折データを測定する。 この目的に使用できる放射光は、 例え ば、 大型放射光施設 S P r i n g _ 8/理研 (R I KEN) ビームライン I B L 44 B 2 (BL45XU) により発生させることができる。 ' 本明細書の開示は、 2002年 7月 11日出願の、 日本特許出願第 2002 一 2021 18号に含まれる主題に関連し、 その全記載を、 ここに、 特に開示 として援用する。 産業上の利用可能性 本発明の方法には以下の利点がある。 Even during the addition of a substance that changes the physicochemical properties of the solution, it is possible to increase or decrease the volume of the biopolymer-containing solution to change the solution to a state more suitable for crystallization. In the second exploration method, addition of substances that change the physicochemical properties of the solution When monitoring is once completed, remove part or all of the solution to which the substance that changes the physicochemical properties of the solution has been added, and replace with a new solution, as in the first method. Then, by changing the conditions, the crystallization conditions of the biopolymer can be searched again. The crystallization conditions of the biopolymer can be explored by repeatedly changing the conditions (including the concentration of the biopolymer) until the optimum crystallization conditions are obtained. In the first exploration method as well, the temperature of the solution can be controlled to be constant, or the temperature can be changed in parallel with the change in the concentration of the biopolymer or the addition of the solution. To keep the temperature constant when the concentration of the biopolymer changes or when the solution is added, the search operation under the same conditions can be performed by changing the temperature. The solution temperature for carrying out the method of the present invention is not particularly limited. The solution temperature can be lowered as long as freezing does not occur, and can be raised as long as the biopolymer does not undergo denaturation. The solution temperature can be, for example, in the range of 0 to 40 ° C. When the conditions for obtaining good quality crystals can be explored by the above method, biopolymer crystals are manufactured using the crystallization conditions. The biopolymer crystals to be produced preferably have a quality and a size suitable for structural analysis. The production of this biopolymer crystal can be carried out by a conventional method. For example, a vapor diffusion method, a dialysis method, and a batch method are known. The present invention includes a biopolymer crystal produced by the above production method. That Examples of such biopolymers include water-soluble proteins, membrane proteins, nucleic acids, nucleic acid-protein complexes, and high molecular hydrocarbons. Further, the biopolymer can be a human-derived biopolymer. Examples of the polymer hydrocarbon include a cellulose derivative and a xylose derivative. The obtained biopolymer crystal can be used for crystal structure analysis. The crystal structure analysis can be performed, for example, according to the MAD method. For example, X-ray diffraction data of the crystal is measured using synchrotron radiation. Synchrotron radiation that can be used for this purpose can be generated, for example, by the large synchrotron radiation facility SP ring — 8 / RIKEN (RI KEN) beamline IBL 44 B 2 (BL45XU). 'The disclosure of the present specification relates to the subject matter included in Japanese Patent Application No. 2002-202118 filed on July 11, 2002, the entire description of which is incorporated herein by reference in particular. Industrial Applicability The method of the present invention has the following advantages.
(1) 結晶化条件を連続的に最適化しながら検索するため、 結晶化条件を見逃 す可能性が、 従来法に比べて低い。  (1) Since the search is performed while continuously optimizing the crystallization conditions, the possibility of overlooking the crystallization conditions is lower than in the conventional method.
(2) —定量の生体高分子試料が有れば実施できるため、 用意する生体高分子 試料の量が、 従来法に比べて格段に少なくて済む。 (2) —Because it can be performed if there is a fixed amount of biopolymer sample, prepare biopolymer The amount of sample is much smaller than the conventional method.
( 3 ) 第 2の探査方法では、 生体高分子の濃縮も可能であり、 結晶化過程の初 期に生体高分子濃度を低くすることができる。 その結果、 生体高分子試料の非 特異的会合を回避することができる。  (3) In the second exploration method, biopolymers can be concentrated, and the biopolymer concentration can be lowered at the beginning of the crystallization process. As a result, nonspecific association of the biopolymer sample can be avoided.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 生体高分子含有溶液からの生体高分子の結晶化条件を探査する方法であつ て、 生体高分子含有溶液と半透膜で隔てられた溶液に、 溶液の物理化学的性質 を変化させる物質を連続的または断続的に添加して、 前記生体高分子含有溶液 の物理化学的性質を連続的または断続的に変化させ、 その間の、 生体高分子含 有溶液の状態を、 連続的または断続的にモニターすることで、 生体高分子の結 晶化条件を探査する方法。 1. A method for investigating the crystallization conditions of a biopolymer from a solution containing a biopolymer, which comprises a substance that changes the physicochemical properties of the solution into a solution separated by a semipermeable membrane from the solution containing the biopolymer. Is added continuously or intermittently to change the physicochemical properties of the biopolymer-containing solution continuously or intermittently, and during that, the state of the biopolymer-containing solution is changed continuously or intermittently. To monitor the crystallization conditions of biological macromolecules by monitoring
2 . 生体高分子含有溶液からの生体高分子の結晶化条件を探査する方法であつ て、 溶液と半透膜で隔てられた生体高分子含有溶液の容量を、 連続的または断 続的に減少または増大させることで生体高分子含有溶液中の生体高分子濃度を 変化させ、 その間の、 生体高分子含有溶液の状態を、 連続的または断続的にモ 二ターすることで、 生体高分子の結晶化条件を探査する方法。  2. A method for exploring the crystallization conditions of a biopolymer from a biopolymer-containing solution, in which the volume of the biopolymer-containing solution separated from the solution by a semipermeable membrane is continuously or intermittently reduced. In addition, the concentration of the biopolymer in the solution containing the biopolymer is changed by increasing the concentration, and the state of the solution containing the biopolymer is continuously or intermittently monitored during the process, whereby the crystal of the biopolymer is crystallized. A method for exploring the condition of activation.
3 . 生体高分子含有溶液の容量の減少または増大を、 半透膜を移動させること により行う請求項 2に記載の方法。  3. The method according to claim 2, wherein the volume of the biopolymer-containing solution is decreased or increased by moving a semipermeable membrane.
4 . 生体高分子含有溶液の容量の変化と並行して、 または独立に、 生体高分子 含有溶液と半透膜で隔てられた溶液に、 溶液の物理化学的性質を変化させる物 質を連続的または断続的に添加して、 前記生体高分子含有溶液の物理化学的性 質を連続的または断続的に変化させ、その間の、生体高分子含有溶液の状態を、 連続的または断続的にモニターする請求項 2又は 3に記載の方法。  4. In parallel with or independently of the change in the volume of the biopolymer-containing solution, the substance that changes the physicochemical properties of the solution is continuously added to the solution separated by the semipermeable membrane from the biopolymer-containing solution. Or intermittently added to continuously or intermittently change the physicochemical properties of the biopolymer-containing solution, and continuously or intermittently monitor the state of the biopolymer-containing solution during that time. The method according to claim 2 or 3.
5 . 条件を変化させる前の、 生体高分子含有溶液、 及び生体高分子含有溶液と 半透膜で隔てられた溶液が、 同一の種類と濃度の p H緩衝剤を含有する水溶液 である請求項 1〜 4のいずれか 1項に記載の方法。 5. Before changing the conditions, the biopolymer-containing solution and the solution separated from the biopolymer-containing solution by the semipermeable membrane are aqueous solutions containing the same type and concentration of pH buffer. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein
6. 生体高分子が水溶性タンパク質、 膜タンパク質、 核酸、 またはタンパク質 一核酸複合体である請求項 1〜 5のいずれか 1項に記載の方法。  6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the biopolymer is a water-soluble protein, a membrane protein, a nucleic acid, or a protein-nucleic acid complex.
7.溶液の物理化学的性質を変化させる物質が、 pH緩衝剤、沈殿化剤、塩類、 添加剤、及び水から成る群から選ばれる少なくとも 1種の物質である請求項 1、 3〜 6のいずれか 1項に記載の方法。  7. The method according to claim 1, wherein the substance that changes the physicochemical properties of the solution is at least one substance selected from the group consisting of a pH buffer, a precipitant, a salt, an additive, and water. A method according to any one of the preceding claims.
8. pH緩衝剤、 沈殿化剤、 塩類及ぴ添加剤から成る群から選ばれる少なくと も 1 '種の物質が、 この物質を含有する溶液として使用される請求項 7に記載の 方法。  8. The method according to claim 7, wherein at least 1'substance selected from the group consisting of a pH buffer, a precipitant, salts and additives is used as a solution containing this substance.
9. モニターが完了した後、 溶液の物理化学的性質を変化させる物質を添加し た溶液の一部又は全部を除去し、 新たな溶液を補充し、 条件を変えて、 再度、 生体高分子の結晶化条件を探査する請求項 1、 3〜8のいずれか 1項に記載の 方法。  9. After the monitoring is completed, remove part or all of the solution containing the substance that changes the physicochemical properties of the solution, add a new solution, change the conditions, and again The method according to any one of claims 1, 3 to 8, wherein the crystallization conditions are searched.
1 0. 最適結晶化条件が得られるまで、 繰り返し、 条件を変えて、 生体高分子 の結晶化条件を探査する請求項 9に記載の方法。  10. The method according to claim 9, wherein the crystallization conditions of the biopolymer are explored by repeatedly changing the conditions until the optimum crystallization conditions are obtained.
1 1. 生体高分子含有溶液の状態のモニターを、 光散乱法及び/又は CCD力 メラを用いて行う請求項 1〜1 0のいずれか 1項に記載の方法。  1 1. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the state of the biopolymer-containing solution is monitored using a light scattering method and / or a CCD camera.
1 2. 温度を一定にして、 または変動させて行う請求項 1〜1 1のいずれか 1 項に記載の方法。  1 2. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the method is carried out with the temperature kept constant or fluctuated.
1 3. 請求項 1〜1 2のいずれか 1項に記載の方法により探査された結晶化条 件を用いて、 生体高分子の結晶を製造する方法。  1 3. A method for producing a biopolymer crystal using the crystallization conditions probed by the method according to any one of claims 1 to 12.
14. 請求項 1 3に記載の製造方法により製造された生体高分子結晶。 14. A biopolymer crystal produced by the production method according to claim 13.
1 5 . 生体高分子が水溶性タンパク質、 膜タンパク質、 核酸、 タンパク質一核 酸複合体、 または高分子炭化水素である請求項 1 4に記載の生体高分子結晶。15. The biopolymer crystal according to claim 14, wherein the biopolymer is a water-soluble protein, a membrane protein, a nucleic acid, a protein mononuclear acid complex, or a polymer hydrocarbon.
1 6 . 生体高分子がヒト由来する請求項 1 5に記載の生体高分子結晶。 16. The biopolymer crystal according to claim 15, wherein the biopolymer is derived from a human.
1 7 . 移動可能な半透膜で隔離された透析結晶化室及び溶液混合室を有し、 透析結晶化室は、 室内をモニターするための窓を有し、 かつ  17. A dialysis crystallization chamber and a solution mixing chamber separated by a movable semi-permeable membrane, wherein the dialysis crystallization chamber has a window for monitoring the room, and
溶液混合室は、 1つ以上の試薬ボトルと、 試薬ボトルから溶液を供給可能に接 続されていることを特徴とする生体高分子の結晶化条件探査装置。 An apparatus for investigating crystallization conditions of a biopolymer, wherein the solution mixing chamber is connected to one or more reagent bottles so that the solution can be supplied from the reagent bottles.
1 8 . 室内をモニターするための窓が動的光散乱法によるモニターを行うため のレーザー窓である請求項 1 7に記載の装置。  18. The apparatus according to claim 17, wherein the window for monitoring the room is a laser window for monitoring by a dynamic light scattering method.
1 9 . 透析結晶化室は試料注入口を有し、 かつ透析結晶化室及び溶液混合室の 一方又は両方が、 溶液排出口を有する請求項 1 7または 1 8に記載の装置。 19. The apparatus according to claim 17 or 18, wherein the dialysis crystallization chamber has a sample inlet, and one or both of the dialysis crystallization chamber and the solution mixing chamber has a solution outlet.
2 0 . 半透膜がプランジャーを介して上下動される請求項 1 7〜 1 9のいずれ か 1項に記載の装置。 20. The apparatus according to any one of claims 17 to 19, wherein the semipermeable membrane is moved up and down via a plunger.
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