زاوية صغيرة الأشعة السينية نثر من البروتين باستخدام S3 مايكرو SAXS الكاميرا من Hecus

الموضوعات التي تغطيها

مقدمة
ما هو SAXS / SWAXS؟
نظرة عامة
تجريبي
النتائج
استنتاج

مقدمة

Hecus الأشعة السينية نظم متخصصة تقليديا ، التي تأسست في عام 1992 ، على إيجاد حلول مبتكرة لنظام تحليل البنية النانوية الأشعة السينية. التركيز القوي على طرق الأشعة السينية صغيرة الزاوية -- التراث أوتو Kratky -- يخدم المجتمع واسعة من الباحثين والمهندسين ، والذين يحتاجون SAXS والتقنيات ذات الصلة ، كأدوات عملية وموثوق بها في ممارساتها المختبر صعبة ، والذين يرغبون في استخدام تقنيات روتينية.

ما هو SAXS / SWAXS؟

صغيرة وزاوية واسعة ، للأشعة السينية نثر (S / WAXS) هي غير الغازية التقنيات التحليلية للتحقيق في هيكل من المواد غير البلورية أو جزئيا البلورية. يتم التحقيق في كل من المجال أعلاه أو الجزيئات وكذلك المسافات interatomic في جزيئات صغيرة أو البلورات.

مجالات التطبيق :

• البوليمرات
• البلورات السائلة
• المساحيق والمستحضرات كريم
• البوليمرات الحيوية
• الحيوية
• المحفزات
• النانوية
• الطلاء وأفلام

نظرة عامة

لقد أثبت الحل في أن تكون وسيلة قيمة لتوصيف (نانو) الهيكلية وتحديد المعايير والثوابت مثل الحجم والشكل -- زاوية صغيرة للأشعة السينية نثر من البروتين -- أو النانوية بشكل عام. المعلمة الابرز هو شعاع من الجسيمات Rg والتفاف ، وهي القيمة التي تتعلق حجم الجسيمات ، والتي يمكن استخراجها بسهولة من الجزء الداخلي للمنحنى SAXS :

أنا (ف) ~ أنا (0) إكسب * (* ² - Q R _ز ² / 3) (1)

مع أن أكون كثافة مبعثرة من العينة ، ف الموجه نثر متبادلة (المتعلقة زاوية 2θ نثر) وأنا (0) يجري كثافة استقراء إلى الصفر الزاوية. وبالنظر إلى العلاقة بين ف (وحدات قياس المعاملة بالمثل ، أو نانومتر ^{-1 -1)} و2θ (درجة ، ووحدات الزاوي) بواسطة = ف 4π λ / (sinθ) ، مع كونها 2θ زاوية التشتت فيما يتعلق بالحادث وشعاع λ الطول الموجي في نانومتر أو شعاع من الأشعة السينية المستخدمة.

تجريبي

والحلول من البروتين الذي أعده تذويب مسحوق مجفف بالتجميد من البروتين البقري (المصل) الزلال (BSA من المواد الكيميائية SIGMA ، St.Louis ، MO) في 10 ملي PBS العازلة (الرقم الهيدروجيني = 8.0). وكان تركيز النهائية 15 ملغ / مل (1.5 ٪). وقد أجريت زاوية صغيرة للأشعة السينية نثر (SAXS) قياسات لهذا الحل والبروتين المخزن منها خارجا مع HECUS S3 مايكرو الكاميرا SAXS تعلق تسليم microbeam Xenocs النظام (النحاس المستهدفة ، والطول الموجي λ = 1.54 ألف وFOX3D البصريات ) ، العاملة في قوة ال 50 جورج فتحة المدخل فتحة عمودية كان من المقرر أن 200 ميكرومتر مما أدى إلى تدفق 1.5 * 10 ⁷ الفوتونات / ثانية. امتلأت عينات السائل إلى الشعيرات الدموية الكوارتز قطرها 1 مم ويقاس عند 20 درجة مئوية لمدة ثانية عادة 2000 قبل القياسات تم قياس الكثافة النسبية شعاع الابتدائي وانتقال الأشعة السينية من العينات مع الصمام الثنائي دبوس. وسجلت مع أنماط SAXS - 1D موقف كاشف خطية الحساسة (1024 بكسل مع 54 ميكرون بكسل العرض) في غضون س المدى تصل إلى 0.6 ^-1. تم حجب شعاع الحادث الابتدائي بحلول beamstopper a تعديل بمحركات (2 مم) وتقع في الجبهة من كاشف. تم معايرة ف النطاق (تحويل القيم إلى بكسل ف قيم) مع مسحوق behenate - AG التي لديها معايرة د تباعد البيانات الخام 58.38 ألف تجهيز منحنيات نثر (خلفية الطرح بعد تطبيع) تم القيام به مع تقييم EasySWAXS بيانات البرنامج الأساسي ( HECUS حللت في وقت لاحق) ، والبيانات التي تتم معالجتها مع الحزمة برنامج ATSAS 2.3. (د. Svergun ، EMBL وهامبورغ).

النتائج

Fig.1 في الجزء الداخلي من منحنيات SAXS من جيش صرب البوسنة في المخزن (I) ف _(ق) والعازلة (I) ف _(ب) ترد. وكانت نسبة كثافة شعاع الابتدائية والتعرض الوقت نفسه في كل القياسات لذلك تم تصحيح ببساطة الطرح والخلفية التي على تطبيع انتقال تي تي _ق و _ب ، على التوالي.

الأول (س) = I (ف) _ق / _ق T -- أنا (ف) _ب / ر _ب (2)

عموما ، لإيجاد حلول البروتين المخفف انتقال محلول العينة والعازلة ستكون نفسها تقريبا ، في هذه الحالة بالذات تس والسل و0.32.

الشكل 1. SAXS - منحنيات 1.5 ٪ في جيش صرب البوسنة العازلة (الحمراء) ، من المخزن المؤقت (الخضراء) وجيش صرب البوسنة ، العازلة (الأزرق) ، أسرع في الجزء الداخلي (0 <س <0.2 Å ^-1).

الشكل 2. Guinier - قطعة منحنى SAXS من 1.5 ٪ BSA. تم الحصول على القيمة من 29.2 ألف _لز R المنحدر من داخل _دقيقة أظهرت ف Q - الحدود والحد _الأقصى من 0،018 ف <ف <0.05 ^-1 ، مع R * _ز س _{كحد أقصى} يجري 1.5.

الشكل 2. ويبين منحنى SAXS 1.5 ٪ BSA المرسومة في شكل خطي من المعادلة 2 ، ويسمى Guinierplot LN (I (ف)) مقابل ف ^2. المنحدر خطي يتناسب طرديا مع _ز R ² ، مما أدى إلى قيمة _ز R من 29.2 ± 0.3 ألف للجسيمات.

تصحيح هذه الخلفية تم fouriertransformed SAXS البيانات المتبادلة في الفضاء الى الفضاء الحقيقي ، وتطبيق برنامج GNOM 4.5 (ATSAS الحزمة). معلمة الإدخال فقط لهذا الإجراء هي _دقيقة وف ف _أقصى القيم من منحنى SAXS واحد في بداهة تقدر قيمة _{الحد الأقصى} D ، بقيمة تصل إلى الحجم الأقصى الذي يجري حساب الوظيفة الحقيقية في الفضاء. توصيل _أقصى تقدير D مع القيمة المتاحة _دقيقة ف المنحنى من خلال نثر _ماكس ف <π / D _دقيقة. ونتيجة لذلك نحصل على وظيفة حقيقية في الفضاء ما يسمى ب ع (ص) وظيفة أو المسافة توزيع الوظائف (انظر Fig.3) ، الذي يتميز عن شكل الجسيمات وحجم وكثافة الإلكترونات التجانس الداخلي.

الشكل 3. المسافة دالة التوزيع من جيش صرب البوسنة في محلول 1.5 ٪ التي حصل عليها من منحنى في SAXS ف المدى من <0.026 جواب 0.3 ^<-1 GNOM باستخدام البرنامج. حجم الجسيمات الحد الأقصى هو 100 ألف تقريبا (حيث النهج وظيفة 0). تم الحصول على قيمة 29،3 ± 0،6 ألف لRg وعن وظيفة ف (ص) ، الذي هو أساسا نفس تم الحصول عليها بشكل مستقل عن مؤامرة - Guinier في الفضاء متبادلة.

تم إجراء محاكاة شكل القرار منخفضة من البيانات SAXS تطبيق DAMMIN البرنامج (2.3 ATSAS الحزمة). هذا البرنامج يحاول ايجاد الشكل 3 الابعاد بواسطة خوارزمية معينة من خلال البحث الذي شكل كائن نظريا حساب منحنى يناسب نثر واحدة حصل عليها تجريبيا. وأدلى أية افتراضات قطعية. التين. 4 يظهر نتيجة لتشغيل واحدة من هذا القبيل. لا بد من التأكيد على أن النموذج هو الحصول على القرار المكانية منخفضة وغير واحد فقط من العديد من النماذج الممكنة التي تناسب منحنى التشتت التجريبي في نطاق محدود ، ف تجريبيا. الإجراء المعتاد الآن سيكون لأداء يدير العديد من المحاكاة على نفس الشكل التجريبي منحنى SAXS لأن كل النتائج تشغيل في شكل نموذجا مختلفا قليلا. ويمكن بعد ذلك "متوسط" نموذج سيتم استخراج بالقيام المتوسط ​​المكاني على كل النماذج المحسوبة.

الشكل 4. محاكاة شكل هيكل المنخفضة القرار BSA من منحنى SAXS باستخدام DAMMIN برنامج (واحد تشغيل). الدوائر المفتوحة (الأزرق) هي SAXS البيانات التجريبية ، والخط الأخضر (الذي يتصادف مع حمراء واحدة ، وبالتالي غير مرئية) هو تركيب SAXS منحنى تم الحصول عليها من GNOM والخط الأحمر يمثل محاكاة SAXS منحنى من النموذج المبين في الجزء الأيمن من الرقم.

استنتاج

يمكن أن يكون تقدير حجم وشكل البروتين الحصول عليها بسرعة مع نظام S3 SAXS الجزئي باستخدام محلول البروتين من 1 -- 2 ٪. ومع ذلك لإجراء تقييم أكثر دقة لهذه المعلمات تركيزات أقل ضرورية. وعادة ما يتم ذلك في سلسلة تركيز التجربة من خلال قياس SAXS - منحنيات مختلفة في تركيزات البروتين (والدنيا) واستقراء SAXScurves ثم إلى تركيز الصفر.

المصدر : Hecus أنظمة الأشعة السينية

لمزيد من المعلومات عن هذا المصدر ، يرجى زيارة Hecus أنظمة الأشعة السينية .