И.Ж. Безбах, Б.Г. Захаров, В.И. Стрелов, О.В. Крицкий, И.Н. Радченко
2
новесия, при котором вещество распределяется между раствором и
твердой фазой.
Условия кристаллизации белков в настоящее время выбирают в
основном эмпирически, путем осуществления многочисленных проб
в различных условиях (так называемый скрининг) [1–2]. При этом
работа в значительной степени осложняется тем, что начало кристал-
лизации (зародышеобразование) требует значительно большего пере-
сыщения раствора белка (до 5–10 раз), чем последующий рост обра-
зовавшихся зародышей. По этой причине большое значение имеет
реализация таких методов кристаллизации, которые позволяли бы
управлять пересыщением белкового раствора как в процессе зарож-
дения, так и последующего разращивания кристаллов [3]. В силу
сложившихся обстоятельств бóльшую часть экспериментов по кри-
сталлизации белков выполняют при отсутствии необходимой инфор-
мации о ходе процесса кристаллизации. В среднем в 20…40 % опы-
тов кристаллы вообще не могут быть получены или оказываются
значительно худшего качества по сравнению с аналогами.
Зародышеобразование (нуклеация) — первая стадия фазового пере-
хода — во многом определяет последующие результаты. Между тем
образование зародышей требует большого пересыщения, что при даль-
нейшем разращивании приводит к большим скоростям роста и, как
следствие, отрицательно сказывается на качестве кристаллов. В идеаль-
ном случае сразу после зарождения зародыша следует понижать уро-
вень пересыщения для перехода в оптимальную область роста. На прак-
тике этот момент неизвестен, переход чаще происходит, когда зародыш
еще не образовался или же образовалось множество зародышей. На
данный момент знания о геометрии, размерах и структуре зародышей
на ранних стадиях развития далеки от понимания и открыты для даль-
нейших исследований. Также время индукции, определяемое как время
от создания пересыщения до образования зародышей критического
размера, трудно измерить экспериментально, но можно измерить время
инкубации, т. е. временной интервал от установления пересыщения до
появления первых зародышей достаточного размера, чтобы зафиксиро-
вать их появление. Что же касается земных и космических условий, то
общих закономерностей, описывающих времена инкубации в космосе и
в тех же условиях на Земле, до сих пор не выявлено.
Для выращивания кристаллов биологических макромолекул лю-
бым из применяемых в настоящее время методов требуется предва-
рительное исследование условий, в которых образование таких кри-
сталлов вообще возможно. Как в отечественной, так и в мировой
практике это чаще всего делается путем эмпирического варьирования
ионного состава среды, ее водородного показателя pH, концентрации
осадителя и температуры. Такие измерения выполняют либо вруч-
ную, либо с помощью серийных автоматизированных установок.
Проведение же длительных экспериментов, связанных с варьиро-
