الصغيرة وعلى نطاق واسع زاوية التشتت الدراسات راي X-الجزيئات البيولوجية في الحل
Summary
أصبحت المظاهرة من الأشعة السينية على نطاق واسع زاوية صغيرة الداخلي (SWAXS) نثر دور فعال في دراسة الجزيئات البيولوجية. من خلال استخدام أدوات وأساليب إجراءات محددة زاوية والإعداد، والبيانات التجريبية من SWAXS يعرض توصيف الذرية ونانو النطاق الجزيئات.
Abstract
في هذه الورقة، ويتجلى الصغيرة وزاوية تشتت الأشعة السينية (SWAXS) تحليل الجزيئات من خلال التجريب. SWAXS هي تقنية حيث تنتشر مطاطيا من أشعة X-عينة غير متجانسة في نطاق نانومتر في زوايا صغيرة (0.1 عادة – 5 °) وزوايا واسعة (عادة> 5 °). هذه التقنية يوفر معلومات حول الشكل والحجم، وتوزيع الجزيئات والمسافات سمة من المواد المطلوبة جزئيا، أحجام المسام، ونسبة السطح إلى الحجم. زاوية صغيرة للأشعة السينية نثر (SAXS) قادرة على تقديم المعلومات الهيكلية للالجزيئات بين 1 و 200 نانومتر، بينما زاوية الأشعة السينية نثر (WAXS) يمكن حل أصغر براج التباعد بين العينات 0،33 0،49 نانومتر نانومتر واستنادا إلى محددة إعداد النظام وكاشف. يتم تحديد تباعد من القانون براج وتعتمد على الطول الموجي وزاوية الحادث.
في تجربة SWAXS، يمكن أن تكون صلبة الموادأو السائلة قد تحتوي على وصلبة، سائلة أو غازية المجالات (ما يسمى الجزيئات) من نفس المادة أو لآخر في أي مجموعة. تطبيقات واسعة جدا SWAXS وتشمل جميع أنواع الغرويات: المعادن والمواد المركبات والاسمنت والنفط، والبوليمرات والبلاستيك والبروتينات، والأطعمة، والأدوية. للعينات الصلبة، يقتصر سمك 5 ملم إلى حوالي.
وترد تفاصيل استخدام أداة SWAXS مختبر المستندة في هذه الورقة. مع البرمجيات المتاحة (على سبيل المثال، GNOM-ATSAS 2،3 حزمة من Svergun D. EMBL-هامبورغ والبرامج EasySWAXS) لنظام SWAXS، يمكن أن تتم تجربة لتحديد معايير معينة ذات أهمية بالنسبة للعينة معينة. مثال واحد من جزيء التجربة البيولوجية هو التحليل من 2٪ بالوزن الليزوزيم في مخزن مؤقت المياه القائمة مائي التي يمكن اختيار وإعدادها من خلال طرق عديدة. إعداد العينة يلي المبادئ التوجيهية الواردة أدناه في إعداد القسم عينة. من خلال التجريب SWAXS،معلمات هيكلية هامة من الليزوزيم، مثل نصف قطر الدوران، يمكن تحليلها.
Protocol
Representative Results
Discussion
الإجراء النسبية لمنظومة SWAXS يسمح للمتغيرات عديدة يتم تحديدها من تحليل التجارب. يمكن استخدام المعلمات التي تم تحقيقها من التحليل لأغراض مختلفة وفقا للعينة التجريبية والإعداد. SAXS يوفر معلومات حول نانو النطاق حجم وشكل الكائن، في حين WAXS يركز على التركيب الذري والجزئي ا?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نشكر الدكتور مانفريد Kriechbaum من XRS Hecus ومعهد الفيزياء الحيوية والأبحاث النانو في الأكاديمية النمساوية للعلوم في غراتس، النمسا. وقدم الدعم وLL XW في جزء من وزارة الطاقة في الولايات المتحدة، في إطار NERI-C جائزة رقم DE-FG07-07ID14889، والولايات المتحدة النووية هيئة تنظيم، في إطار جائزة رقم NRC-38-08-950. كما يدعم الصك SWAXS في جزء من وزارة الطاقة في الولايات المتحدة، في إطار جائزة رقم DE-NE0000325.
Materials
| Name of the products | Company |
| The System3 Small- and Wide-Angle X-Ray Scattering (SWAXS) Camera | Hecus XRS and IBN, Graz, Austria |
| GNOM | ATSAS 2.3 package by D. Svergun EMBL-Hamburg |
References
- Bernadó, P., Blackledge, M. Structural biology: Proteins in dynamic equilibrium. Nature. 468, 1046-1048 (2010).
- Zhang, F., Skoda, M. W. A., Jacobs, R. M. J., Martin, R. A., Martin, C. M., Schreiber, F. Protein Interactions Studied by SAXS: Effect of Ionic Strength and Protein Concentration for BSA in Aqueous Solutions. J. Phys. Chem. B. 111, 251-259 (2007).
- Maranas, J. K. The effect of environment on local dynamics of macromolecules. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 12, 29-42 (2007).
- Stribeck, N. . X-Ray Scattering of Soft Matter. , (2007).
- Mertens, H. D., Svergun, D. I. Structural characterization of proteins and complexes using small-angle X-ray solution scattering. J. Struct. Biol. 172 (1), 128 (2010).
- Svergun, D. I. Small-angle X-ray and neutron scattering as a tool for structural systems biology. Biol. Chem. 391 (7), 737 (2010).
- Putnam, C. D., Hammel, M., Hura, G. L., Tainer, J. A. X-ray solution scattering (SAXS) combined with crystallography and computation: defining accurate macromolecular structures, conformations and assemblies in solution. Quat. Rev. Biophys. 40, 191-285 (2007).
- Bonini, M., Fratini, E., Baglioni, P. SAXS study of chain-like structures formed by magnetic nanoparticles. Materials Science & Engineering C-Biomimetic and Supramolecular Systems. 27 (5-8), 1377-1381 (2007).
- Falletta, E., Ridi, F., Fratini, E., Vannucci, C., Canton, P., Bianchi, S., Castelvetro, V., Baglioni, P. A tri-block copolymer templated synthesis of gold nanostructures. Journal of Colloid and Interface Science. 357 (1), 88-94 (2011).
- Glatter, O., Scherf, G., Schillen, K., Brown, W. Characterization of a Poly(ethylene oxide) Poly(propylene oxide) Triblock Copolymer (EO(27)-PO39-EO(27)) in Aqueous-Solution. Macromolecules. 27 (21), 6046-6054 (1994).
- Mittelbach, R., Glatter, O. Direct structure analysis of small-angle scattering data from polydisperse colloidal particles. Journal of Applied Crystallography. 31, 600-608 (1998).
