蛋白质晶体学作为结构生物学的重要组成,其研究内容包括蛋白质样品制备、晶体培养与优化、数据收集以及结构解析与模型构建等。其中,结构解析和模型构建是十分重要的方面。随着数据处理和结构解析软件自动化水平的不断提高以及方法的不断改进,结构解析与模型构建的难度也不断降低。此外,同步辐射、自由电子激光等优质光源以及新的探测器在数据收集上的广泛应用,大大提高了晶体衍射原始数据的质量,也使得晶体结构的解析更为便捷。以上这些进步,使得越来越多的科研工作者能够通过蛋白质晶体学从分子层面来深入了解和阐明其研究对象的工作机理。在这些进步的同时,我们也注意到,不同蛋白质晶体其结构解析的难度是不一样的。技术的发展固然扩展了结构能否解析的极限,使得晶体结构在衍射分辨率较低、初始相位较差的情况能够解析。但在很多情况下,尤其是对膜蛋白和分子量很大的复合物来讲,晶体的衍射很多时候并不能达到理想的状态,能够获得的初始相位也经常很差。对于这些课题来讲,晶体的优化一般需要花费非常多的时间与人工工作量,在这种情况下,能否根据已有的数据来完成对这些困难晶体结构的解析将是十分重要的,但也往往对研究者有更多的晶体学知识和更高的实际经验的要求。本文将对X射线晶体学的原理做简要的介绍,并结合晶体结构解析的实际情况,对有代表性的蛋白质晶体衍射数据收集和结构解析进行实例分析。其中实例分析主要集中在对分子置换法、单波长反常散射法以及多波长反常散射法运用,并对每个例子在相位解析中遇到的问题、解决问题的关键方法以及相位优化过程进行了讨论和说明。为了使得叙述整体性更好,选择的这些代表实例主要集中在核酸特异性识别蛋白(TALE/DNA、PPR/RNA以及Lsm/RNA)、糖转运蛋白(XylE和GLUT1)、γ-分泌酶相关蛋白(DpNCT和PSH)以及其它结构解析过程比较有代表性的蛋白。在这些结构的解析过程中,应用了不同的方法最终使得相位问题得到解决,希望这些方法和经验能够为其他研究人员提供借鉴意义。