Piccolo Scattering dei Raggi X di Angolo delle Proteine facendo uso della Macchina Fotografica di S3-Micro SAXS da Hecus

Il Piccolo e Scattering Grandangolare dei Raggi X (S/WAXS) è tecniche analitiche non invadenti per studiare la struttura dei materiali non cristallini o parzialmente cristallini. Sia il dominio di sopra o macromolecolare come pure le distanze interatomiche in piccoli molecole o a cristallo sono studiati.

Campi dell'Applicazione:

• Polimeri
• Cristalli Liquidi
• Polveri & Formulazioni della Crema
• Biopolimeri
• Biomateriali
• Catalizzatori
• Nanomaterials
• Rivestimenti & Pellicole

Piccolo scattering dei Raggi X di angolo delle proteine - o delle nanoparticelle in generale in soluzione è risultato essere un metodo apprezzato per la loro caratterizzazione strutturale (nana) e parametrizzazione come la dimensione e la forma. Il parametro più prominente è il raggio della particella della rotazione Rg, un valore che si riferisce alla dimensione della particella e che può essere estratto facilmente dalla parte interna di una curva di SAXS:

I (q) 0) *exp del ~ I ((- q*R/3)²_g² (1)

con la I che è l'intensità sparsa dal campione, dalla q il vettore reciproco di scattering (relativo all'angolo di scattering 2θ) e dalla I (0) che è l'intensità estrapolata all'angolo zero. La relazione fra q (unità metriche reciproche, nanometro^-1 o Å^-1) e 2θ (°, unità angolari) è data da q = 4π (sinθ)/λ, con 2θ che è l'angolo di scattering riguardo al raggio di incidente e al λ la lunghezza d'onda nel nanometro o Å del raggio di Raggi X utilizzato.

In Fig.1 la parte interna delle curve di SAXS di BSA in buffer (I (q) _s) e del buffer (I (q) _b) è indicata. L'intensità del raggio ed il tempo di esposizione primari Relativi erano la stessa in entrambe le misure quindi che la correzione di sfondo è stata fatta semplicemente mediante sottrazione e la normalizzazione dalla loro trasmissione T_s e T_b, rispettivamente.

I (q) = I (q)_s /T_s - I (_bq)/T_b              (2)

Generalmente, dato che le soluzioni diluite della proteina la trasmissione della soluzione e del buffer del campione saranno quasi le stesse, negli St di questo caso particolare e nella TB erano 0,32.

La Figura 1. SAXS-curve di BSA 1,5% in buffer (rosso), del buffer (verde) e del BSA-buffer (blu), ha zumato nella parte interna (0 < q < 0,2 Å^-1).

Figura 2. Guinier-Tracciato della curva di SAXS di BSA 1,5%. Un valore di 29,2 Å per la R_g è stato ottenuto dal pendio all'interno dei q-limiti indicati q_min e una q_max di 0,018 < q < 0,05 Å^-1, con R*q_gmax che è 1,5.

Manifestazioni che la SAXS-curva di 1,5% BSA ha tracciato nel modulo linearizzato dell'equazione 2, il cosiddetto ln di Guinierplot (I del Fico 2. (q)) contro il Q.² Il pendio lineare è direttamente proporzionale alla R_g², con conseguente valore_g della R 29,2 di ± 0,3 Å per la particella.

Questi dati di SAXS corretti sfondo nello spazio reciproco fouriertransformed in reale-spazio, applicante il programma GNOM 4,5 (pacchetto di ATSAS). Il solo parametro dell'input per questa procedura è la q_min ed i valori_max di q della SAXS-curva ed il Valore D stimato a priori_max , un valore massimo di dimensione fino a cui la funzione dello reale-spazio sta calcolanda. La valutazione della D_max è connessa con il valore disponibile_min di q della curva di scattering da q_min < π/D._max Di conseguenza che otteniamo la funzione dello reale-spazio cosiddetto P (r) - funzione o funzione di distanza-distribuzione (vedi Fig.3), che è caratteristica per la forma della particella, la dimensione e l'omogeneità interna di densità di elettrone.

Figura 3. una funzione di distribuzione di Distanza di 1,5% BSA in soluzione ottenuti dalla SAXS-curva nell'q-intervallo di 0,026 < q < 0,3 Å^-1 facendo uso del programma GNOM. La dimensione delle particelle massima è circa 100 Å (dove la funzione si avvicina a 0). Un valore 29,3 di ± 0,6 Å per Rg è stato ottenuto da P (r) - funzione, che è basicamente la stessa come fosse ottenuto indipendente dal Guinier-Tracciato nello spazio reciproco.

Una simulazione di forma di risoluzione bassa dai SAXS-dati è stata fatta che applica il programma DAMMIN (pacchetto di ATSAS 2,3). Questo programma tenta di trovare una forma dimensionale 3 da un determinato algoritmo cercando un oggetto a forma di di cui ha calcolato teoricamente le misure della curva di scattering quella sperimentalmente ottenuta. Nessun presupposto a priori è stato fatto. La Fig. 4 mostra il risultato di uno di tale esecuzione. Deve essere sollecitato che il modello ottenuto è di risoluzione spaziale bassa ed è soltanto uno di molti modelli possibili che misura la curva sperimentale di scattering nell'q-intervallo sperimentalmente limitato. La procedura usuale ora sarebbe di eseguire molte esecuzioni delle simulazioni di forma sulla stessa SAXS-curva sperimentale perché ciascuna esegue i risultati in una forma di modello leggermente differente. ' Un modello fatto la media ` può poi essere estratto facendo fare la media spaziale sopra tutti i modelli calcolati.

Figura 4. simulazione di Forma della struttura di basso risoluzione di BSA dalla SAXS-curva facendo uso del programma DAMMIN (uno funzionato). I cerchi aperti (blu) sono i SAXS-dati sperimentali, la linea verde (che coincide con quella rossa, quindi non visibile) è la SAXS-curva misura ottenuta da GNOM e dalla linea rossa rappresenta la SAXS-curva simulata dal modello indicato nella giusta parte della figura.

Una valutazione della dimensione e della forma della proteina può essere ottenuta rapidamente con il sistema di S3-micro SAXS facendo uso di una soluzione della proteina di 1 - 2%. Tuttavia per una valutazione più accurata di questi parametri le concentrazioni più basse sono necessarie. Questo è fatto Solitamente in serie di concentrazione sperimenta misurando le SAXS-curve (ed abbassi) alle concentrazioni differenti nella proteina ed estrapolando il SAXScurves poi azero-concentrazione.