Eiwitkristallen

Eiwitkristallen zijn solide, regelmatig geordende verzamelingen van eiwitmoleculen die in een kristalrooster zijn ingesloten. Door diffractie van röntgenstralen leveren ze gegevens op waarmee de driedimensionale structuur van het eiwit kan worden vastgesteld. Die informatie is cruciaal voor inzicht in het mechanisme van enzymen, bindingseigenschappen en interacties met ligand või geneesmiddelen.

Het kristallisatieproces bestaat uit het vormen van uit kristalroosters georganiseerde eiwitdeeltjes uit een opgeloste toestand. Dit gebeurt doorgaans door een oplossing van zuiver eiwit geleidelijk te laten veranderen (verdamping, temperatuurverandering, of verhoging van een precipitant), waardoor nucleatie optreedt en kristalgroei volgt. Veelgebruikte methoden zijn vapor-diffusie in hanging drops of sitting drops, microschilderingen (microbatch) en batchkristallisatie. Seeding kan de kans op kristallen vergroten.

Belangrijke factoren zijn eiwitzuiverheid en -concentratie, pH, buffers en precipitanten zoals polyethyleen glycol (PEG) of ammoniumsulfaat, evenals temperatuur en precipitantenconcentratie. Screenings van vele condities helpen om geschikte kristalomstandigheden te vinden. De kwaliteit van de kristallen bepaalt de resolutie van de diffractie en daarmee de nauwkeurigheid van het verkregen model.

Toepassingen omvatten structuurgebaseerd ontwerp van geneesmiddelen, studie van enzymatische mechanismen en interacties met liganden of kofactoren. Uitdagingen zijn onder meer dat veel eiwitten moeilijk te crystalliseren, vooral membrane-eiwitten of eiwitten met disordered regio’s. Als alternatief worden ook cryo-elektronenmicroscopie of MicroED gebruikt.