1
УДК 532.78
Установка выращивания биокристаллов
с активным управлением процессом кристаллизации
© И.Ж. Безбах
1
, Б.Г. Захаров
2
, В.И. Стрелов
2
,
О.В. Крицкий
1
, И.Н. Радченко
1
1
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калуга, 248000, Россия
2
ФИК им. А.В. Шубникова РАН НИЦ «Космическое материаловедение»,
Калуга, 248640, Россия
Проведен анализ проблем и факторов, определяющих качество и структурное совер-
шенство кристаллов белков. Особое внимание уделено процессам кристаллизации с
использованием температуры. Рассмотрены аппаратура и методы, применяемые при
кристаллизации белков в нашей стране и за рубежом. На основе проведенных исследо-
ваний разработан и реализован метод управляемой кристаллизации белков, который
обеспечивает оперативное разделение процессов зародышеобразования и роста обра-
зовавшихся кристаллов. Этот метод не требует большого количества растворов
белков, исключает возможность повреждения кристаллов при проведении дифракци-
онных исследований. В конструкцию оборудования заложен модульный принцип ком-
поновки: увеличение производительности установок сводится к простому наращива-
нию однотипных блоков, базовая конструкция модулей допускает модернизацию и
модификацию для наращивания числа ростовых ячеек и дооснащения диагностиче-
ским и контрольно-измерительным оборудованием.
Ключевые слова:
белок, кристалл, рост, управление, математическое моделиро-
вание.
Теоретическая часть.
Кристаллы белков используют для опре-
деления пространственной структуры этих сложных молекул мето-
дом рентгеноструктурного анализа. Данные о пространственной
структуре необходимы для разработки эффективных лекарственных
средств нового поколения и изучения механизмов развития заболева-
ний. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в последнее
время в методах получения пригодных для рентгеноструктурного
анализа белковых кристаллов, именно стадия кристаллизации до сих
пор остается наименее предсказуемой и часто определяет успешность
всех сил и средств, затрачиваемых на исследование пространствен-
ной структуры белков.
Кристаллы белков выращивают из раствора путем его доведения
до определенного пересыщения. Пересыщение
определяется как
отношение текущей концентрации белка к его концентрации в насы-
щенном растворе. В общем случае пересыщение может достигаться
путем изменения концентрации осадителя, белка и нейтральных до-
бавок, водородного показателя pH, температуры и других парамет-
ров. Как и в случае неорганических соединений, при достижении пе-
ресыщения система, содержащая белок, движется к состоянию рав-
