(57)【要約】【課題】  タンパク質溶液を飽和気体状態中で、ガラス体上にタンパク質結晶を生成させる装置において、多量で大きなタンパク質結晶を短時間内に生成することを課題とする。【解決手段】  試験管状のタンパク質結晶付着体４をタンパク質溶液の溶液槽２に半浸し、駆動手段により円筒方向に回動又は長手方向に移動させることにより、タンパク質結晶付着面を溶液槽２内と飽和気体室３ａの状態との交互に環境変化させる。又、タンパク質結晶付着体４を円筒方向に回転させ外周面に生成されるタンパク質結晶の重力の影響を分散し重力作用を減少させる。さらにタンパク質結晶付着体４の内部に冷却空気を供給することにより、溶液槽２又は飽和気体槽３ａとの間に温度差を設ける。【選択図】  図３
2005089282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のタンパク質結晶付着体をタンパク質溶解液に半浸し、該結晶付着体を円筒方向への回動駆動機構と、長手方向に移動可能な駆動機構を連結させ、少なくとも一方の駆動機構で、該結晶付着体外周部をタンパク質溶液中と、飽和気体との間を移動させることにより、該結晶付着体の外周部表面にタンパク質結晶を生成させるタンパク質結晶生成装置。
【請求項２】
円筒状のタンパク質結晶付着体を円筒方向に回動する駆動機構により、結晶付着体外周表面部に生成されるタンパク質結晶に作用する重力方向を変化させる請求項１のタンパク質結晶生成装置。
【請求項３】
円筒状のタンパク質結晶付着体内部に冷却媒体を注入し、外気と付着体との温度差を発生させ、該結晶付着体の外周部にタンパク質結晶を生成させるタンパク質結晶生成装置。
【請求項４】
タンパク質溶液を加熱するペルチェ素子の発熱面と対抗する冷却面を、該媒体の冷却装置とさせる請求項３のタンパク質結晶生成装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はタンパク質溶解液からタンパク質結晶を生成する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  図１は従来のタンパク質結晶生成装置を示す。カバー５１で密閉された飽和室５４にはタンパク質溶液５２とタンパク質の気体が飽和気体状態で充満されており、さらに滴下チューブ５６からタンパク質の溶液滴５６ａを滴下して過飽和状態として、支持体５３上に設置されたガラス体５５の表面にタンパク質結晶５７を生成させる過飽和滴下方式と呼ばれる装置であった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  以上説明したように、結晶化条件が飽和気体内に放置する方法であると、タンパク質結晶の生成速度が遅く数日間も要する事もあり、また鉛直方向に働く重力の作用が、結晶生成に与える影響により大きな結晶体が得られないとの問題があった。
さらに本問題を解決するために近年ではスペースシャトルにより無重力宇宙空間でのタンパク質結晶生成も試みられているが、高額な費用を費やし地上での安価でタンパク質結晶生成速度が速く、かつ大きな結晶体生成が可能なタンパク質結晶生成装置が望まれていた。
【０００４】本発明は上記の欠点を除き、安価で大きなタンパク質結晶を短時間で得ることのできるタンパク質結晶生成装置を提供する事を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記課題を解決するために、請求項１記載の発明の手段は、円筒状のタンパク質結晶付着体の外周表面部にタンパク質結晶を付着させ、さらに該結晶付着体を円筒方向の回動手段又は長手方向の駆動手段によって、結晶をタンパク質溶液中とタンパク質飽和気体中に移動させ該結晶付着体表面の臨界条件を変化させる。
【０００６】請求項２記載の発明の手段は、円筒状のタンパク質結晶付着体に連結した回動手段により試験管を円筒方向に回動させ、該結晶付着体の外周表面に生成されたタンパク質結晶に作用する重力の方向を変化させる。
【０００７】請求項３記載の発明の手段は、円筒状のタンパク質結晶付着体の内部に冷却媒体を注入して、該結晶付着体とタンパク質溶液及びタンパク質飽和気体との間に温度差を設けることにより、冬季に室内の水蒸気が窓ガラスに氷結晶を生成する様にタンパク質結晶生成条件を向上させる。
【０００８】請求項４記載の発明の手段は、請求項３の発明の手段における冷却媒体を、タンパク質溶液を過熱する手段に使用するペルチェ素子の加熱面と対抗する冷却面で媒体を冷却する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  図２は本発明の構成の概要を示したものであり、図３は本発明の動作の概要を示したものである。【００１０】図２について、ベース１は密閉した箱型構造となっており、上面にはペルチェユニット１６の加熱面１６ａが貫通するように設置されている。さらにベース１はペルチェユニット１６の中間部で冷却層１ａが形成される様に仕切られている。ベース１の上面には、ペルチェユニット１６の加熱面１６ａに接する様に、タンパク質溶液２ｂが蓄えられた溶液槽２が設けられている。溶液槽２はカバー３で覆われており、さらにカバー３の上面には滴下チューブ２２が貫通し飽和気体室３ａの内部へ導かれている。又カバー３の側面には付着体ホルダー６が取付けられ、シール５を介し試験管状の円筒容器形状をしたタンパク質結晶付着体４をＡ又はＡ’方向に回動可能に、さらにＢ方向に摺動可能に保持している。またタンパク質結晶付着体４は開口部をカバー３の外部へ、又底部をタンパク質溶液２ｂ内へ半浸された状態で、溶液面２ａと角度αで設置されている。一方ベース１上には回動可能に係合されたボールネジ１３及びガイド軸２５を固定したモータ台１５が設けられている。さらにモータ台１５にはボールネジ１３の駆動手段として速度調整可能な移動用モータ１２が取付けられている。付着体ブラケット７にはナット１４及びガイド受け２６が固定され、それぞれＢ方向への案内手段としてボールネジ１３、ガイド軸２５に係合されている。さらに該付着体ブラケット７の一端には軸受８を介し、タンパク質結晶付着体４を回転中心部に挿入される状態でプーリ９ａがＡ又はＡ’方向に回動可能に係合されている。また付着体ブラケット７上には軸端にプーリ９ｂが設けられた速度調節可能な回転用モータ１１が固定され、さらにプーリ９ａとプーリ９ｂはタイミングベルト１０により、回転用モータ１１の回動を結晶付着体４へ伝達する機構となっている。【００１１】一方空気ポンプ１９に接続された吐出チューブ１７はベース１を貫通し、冷却槽１ａに導かれており、さらに供給チューブ１８の一端は冷却槽１ａ内に、他端のチューブ端１８ａは結晶付着体４の内部に挿入されている。又滴下ポンプ２０は溶液槽２から吸入チューブ２１を介し溶液を吸入し、カバー３を貫通した滴下チューブ２２より飽和気体槽３ａ内に溶液滴２３を滴下可能に設置されている。コントローラ２４は所定のプログラ厶動作を制御するために、回転用モータ１１、移動用モータ１２、空気ポンプ１９、及び滴下ポンプ２０に配線接続されている。【００１２】図３は本発明の動作の概要を示し、溶液槽２からペルチェユニット１６の加熱面１６ａにより暖められたタンパク質溶液２ｂは蒸発し、カバー３内に密閉された飽和気体室３ａ内を飽和気体で充満させ、さらに滴下ポンプ２０により供給された溶液摘２３により飽和気体室３ａ内を過飽和状態にする。一方タンパク質結晶付着体４は底部を角度αでタンパク質溶液２ｂ内に半浸されており、さらに回転用モータ１１によりプーリ９ａ，プーリ９ｂ、タイミングベルト１０、軸受８、付着体ブラケット７、シール５、付着体ホルダ６を介しＡ、又はＡ’方向に回動され、タンパク質結晶付着体４の外周面にタンパク質結晶を付着せしめる。【００１３】さらに結晶付着体４は移動用モータ１２により、ボールネジ１３、ナット１４、ガイド２５、ガイド受け２６、付着体ブラケット７、シール５、付着体ホルダ６を介しＢ方向へ移動する。また結晶付着体４の内部には、空気ポンプ１９によりペルチェユニット１６の冷却面１６ｂにより冷却された空気が、吐出チューブ１７、供給チューブ１８、チューブ端１８ａを介し供給される。供給された冷却空気はタンパク質結晶付着体４を冷却し、飽和気体室３ａ内の飽和気体との温度差を発生させ、タンパク質結晶の生成を促進する。【００１４】図４はタンパク質結晶付着体４の断面を示し、Ｔは生成された微細なタンパク質結晶、Ｇは重力加速度の方向を示し鉛直方向に作用している。０°の位置で生成されたタンパク質結晶Ｔは、結晶付着体４がＡ方向へ９０°回動したときＴ１の位置に移動し、その際の重力加速度の方向は０°時のＴ位置と同様鉛直方向に作用する。さらに１８０°、２７０°の位置に回動した時の位置をＴ２、Ｔ３としたとき、重力加速度方向は同様に鉛直方向である。以上の回動動作を連続的に発生させる事により、タンパク質結晶Ｔから見れば、相対的な重力加速度の向きはタンパク質結晶付着体４の回動に伴い０〜３６０°変化する。即ち重力加速度方向が随時変化するためタンパク質結晶Ｔの表面臨界条件での重力の影響が分散される。【００１５】図５、図６はタンパク質結晶付着体４の動作の詳細を示し、図５はタンパク質結晶付着体４が中間部までタンパク質溶液２ｂ中に浸った状態であり、他端の開口部から挿入されたチューブ端１８ａにより内部に冷却空気を供給する。Ｃはタンパク質結晶付着体４の質溶液面２ａを切断するような位置での外周線を示す。Ｃ上に生成された微細なタンパク質結晶Ｔ４は、タンパク質結晶付着体４の円筒方向の回転と共にＣ線上を回動し、溶液面２ａの液面下ではタンパク質溶液２ｂ中にあり、液面上では飽和気体室３ａ中に存在することになる。即ちタンパク質結晶付着体４を所定のプログラムにより回動させることで、生成される結晶の環境条件をタンパク質溶液２ｂ中と、飽和気体室３ａ中とに任意に制御可能で、タンパク質結晶生成に適応した条件を設定する事により結晶生成が促進される。【００１６】図６は前述した状態からさらにタンパク質結晶付着体４を、前述した駆動手段によりＢ方向に移動せしめた状態を示す。タンパク質結晶付着体４がＢ方向に移動せしめられると、外周線Ｃ上のタンパク質結晶Ｔ４は常時溶液面２ａの上、即ち飽和気体室３ａ内のみに存在することとなる。以上の動作により生成されたタンパク質結晶の環境条件を、常時タンパク質溶液２ｂ中又は、常時タンパク質溶液２ｂと飽和気体３ａの交互環境中，及び常時飽和気体３ａ中とに制御可能となり、タンパク質生成に適応した条件が得られ、さらに結晶生成が促進される。【００１７】本実施形態ではタンパク質結晶付着体４を、同一円筒径状の周知の試験管形状を引用し説明したが、円錐の筒状で周知の材質を有する別の部材を使用しても同様の効果が得られる。【００１８】本実施形態では冷却媒体として空気を引用したが、他の気体又は液体媒体を使用しても同様の効果が得られる。【００１９】本実施形態では冷却媒体発生及び供給を装置内部から供給する構成としたが、装置外部から供給しても同様の効果が得られる。【００２０】本実施形態に係わるタンパク質結晶生成装置によれば、様々なタンパク質結晶生成における生成条件に基付き、環境条件を設定可能となり短時間で多量で大きなタンパク質結晶を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００２１】  本発明は以上に説明したような構成により、次のような効果を奏する。請求項１及び請求項３に記載された発明は、タンパク質結晶生成における結晶臨界面の環境条件を所定のプログラムにより設定可能となり、従来の装置に比較して結晶生成時間を大幅に短縮できる。
【００２２】請求項２に記載された発明は、上記と同様の効果を得られると共に、重力の影響を分散させることが可能となり、大きな結晶体を作ることができる。
【００２３】請求項４に記載された発明は、冷却媒体の発生手段として加熱部位の冷却面を利用することにより、安価で小型の装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のタンパク質結晶生成装置構成を示す正面図である。
【図２】  本発明の機構構成を示す要部斜視図である。
【図３】  本発明の動作状態を示す断面図である。
【図４】  本発明の重力方向変化状態を示す断面図である。
【図５】  本発明の結晶付着状態を示す正面図である。
【図６】  本発明の結晶付着状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１                                        ベース
１ａ                                      冷却槽
２                                        溶液槽
２ａ                                      溶液面
２ｂ                                      タンパク質溶液
３                                        カバー
３ａ                                      飽和気体室
４                                        タンパク質結晶付着体
５                                        シール
６                                        付着体ホルダー
７                                        付着体ブラケット
８                                        軸受
９ａ                                      プーリ
９ｂ                                      プーリ
１０                                      タイミングベルト
１１                                      回転用モータ
１２                                      移動用モータ
１３                                      ボールネジ
１４                                      ナット
１５                                      モータ台
１６                                      ペルチェユニット
１６ａ                                    加熱面
１６ｂ                                    冷却面
１７                                      吐出チューブ
１８                                      供給チューブ
１８ａ                                    チューブ端
１９                                      空気ポンプ
２０                                      滴下ポンプ
２１                                      吸入ポンプ
２２                                      滴下チューブ
２３                                      溶液滴
２４                                      コントローラ
２５                                      ガイド
２６                                      ガイド受け
５１                                      カバー
５２                                      タンパク質溶液
５３                                      支持体
５４                                      飽和室
５５                                      ガラス体
５６                                      滴下チューブ
５６ａ                                    溶液滴
５７                                      タンパク質結晶
【図１】
2005089282.tif 000003
【図２】
2005089282.tif 000004
【図３】
2005089282.tif 000005
【図４】
2005089282.tif 000006
【図５】
2005089282.tif 000007
【図６】
2005089282.tif 000008