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SAXSpace系統(tǒng) | 高效且穩(wěn)定的SAXS研究

安東帕 2021-11-19 | 閱讀：1047

用線準(zhǔn)直測量低濃度且易受輻射影響的生物樣品的小角X-射線散射 (SAXS) ，可以確保短的測量時(shí)間，并且得到滿足分析低分辨率的3D結(jié)構(gòu)的高超數(shù)據(jù)質(zhì)量。

生物樣品的SAXS

SAXS 可以為生物樣品，如蛋白質(zhì)、RNA、DNA及其復(fù)合物等在近乎自然狀態(tài)的溶液條件下提供非常有價(jià)值的結(jié)構(gòu)信息。但是，得到生物材料的高質(zhì)量SAXS數(shù)據(jù)是非常復(fù)雜的，這是由于低樣品濃度使得散射曲線信噪比低，并且樣品穩(wěn)定性低。

線準(zhǔn)直提供了克服這些挑戰(zhàn)的獨(dú)特優(yōu)勢：

相比較于點(diǎn)準(zhǔn)直，提高了信噪比
良好的樣品穩(wěn)定性（沒有輻射損害所致的樣品變性）
高分辨率（例如，更小的散射矢量）及高通量以確保測量時(shí)間短

為了數(shù)據(jù)解析和結(jié)構(gòu)研究，使用標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)€模糊化的SAXS數(shù)據(jù)進(jìn)行評估。

實(shí)驗(yàn)和結(jié)果

在這個(gè)研究中，將實(shí)驗(yàn)室SAXS儀器線準(zhǔn)直（封閉靶SAXSpace系統(tǒng)）與點(diǎn)準(zhǔn)直（旋轉(zhuǎn)陽極靶系統(tǒng)）測量的lysozyme蛋白溶液（5 mg/ml）的散射曲線進(jìn)行比較。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的曝光時(shí)間和qmin是一樣的。

線準(zhǔn)直測得的數(shù)據(jù)消模糊后的1D散射曲線和對距離分布函數(shù)p(r)與點(diǎn)準(zhǔn)直得到的完全相符（圖1）。

圖1：lysozyme的徑向密度分布：理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較

使用GIFT1程序中IFT運(yùn)算法則。

消模糊后的數(shù)據(jù)使用DAMMIF2程序，進(jìn)行低分辨率模型的重建。如圖2所示，晶體結(jié)構(gòu)（PDB132I）顯然與低分辨率的輪廓相符合。

圖2：lysozyme和transportin-1低分辨率3D輪廓模型

更進(jìn)一步的SAXS數(shù)據(jù)在100 kDa 人類核轉(zhuǎn)運(yùn)受體transportin-1蛋白濃度為8 mg/ml下記錄。如觀察到的lysozyme，DAMMIF程序由線準(zhǔn)直下測得的散射數(shù)據(jù)得到的低分辨率模型與晶體結(jié)構(gòu)（PDB 4FDD）完全一致。這表明，使用線準(zhǔn)直的得到的SAXS數(shù)據(jù)很好地適合于研究溶液中的生物樣品。