Последовательная фемтосекундная кристаллография

Последовательная фемтосекундная кристаллография (SFX) - это форма рентгеновской кристаллографии, разработанная для использования в рентгеновских лазерах на свободных электронах ( XFEL). Одиночные импульсы в лазерах на свободных электронах достаточно яркие, чтобы генерировать разрешаемую дифракцию Брэгга на субмикронных кристаллах. Однако эти импульсы также разрушают кристаллы, а это означает, что полный набор данных включает сбор дифракции от многих кристаллов. Этот метод сбора данных называется последовательным, поскольку он относится к ряду кристаллов, движущихся поперек рентгеновского луча, по одному за раз.

• 1 История
• 2 Методы
  • 2.1 Доставка образца
  • 2.2 Анализ данных
• 3 Ссылки
• 4 Внешние ссылки

Хотя идея последовательной кристаллографии была предложена ранее, она была впервые продемонстрирована с помощью XFELs Chapman et al. в Линаковом источнике когерентного света (LCLS) в 2011 году. С тех пор этот метод был расширен для определения неизвестных структур, проведения экспериментов с временным разрешением, а затем даже вернулся к источникам синхротронного рентгеновского излучения.

По сравнению с традиционной кристаллографией, где один (относительно большой) кристалл вращается для сбора набора трехмерных данных, необходимо разработать некоторые дополнительные методы для измерения в последовательном режиме. Режим. Во-первых, требуется способ эффективного перемещения кристаллов через фокус луча. Другое важное отличие заключается в конвейере анализа данных. Здесь каждый кристалл имеет случайную неизвестную ориентацию, которая должна быть определена с помощью вычислений, прежде чем дифракционные картины от всех кристаллов могут быть объединены в набор 3D hkℓ интенсивностей.

Доставка образца

Первый Система доставки образца, используемая для этого метода, представляет собой струю жидкости в вакууме (ускоренную концентрическим потоком газообразного гелия), содержащую кристаллы. С тех пор многие другие методы были успешно продемонстрированы как на XFEL, так и на синхротронных источниках. Краткое описание этих методов вместе с их ключевыми относительными характеристиками приводится ниже:

• Виртуальное газодинамическое сопло (GDVN) - низкое фоновое рассеяние, но высокий расход образца. Единственный метод, доступный для источников с высокой частотой повторения.
• Липидная кубическая фаза (LCP) инжектор - Низкое потребление пробы при относительно высоком уровне фона. Специально подходит для мембранных белков
• Другие вязкие среды доставки - Аналогично LCP, низкий расход образца с высоким фоном
• Системы сканирования фиксированных мишеней (использовалось множество систем с различными функциями, со стандартными кристаллические петли или кремниевые чипы) - Низкое потребление образца, фон зависит от системы, механически сложный
• Ленточный накопитель (кристаллы автоматически наносятся пипеткой на ленту Kapton и помещаются в фокус рентгеновских лучей) - Подобно фиксированным целевым системам, за исключением меньшего количества движущихся частей

Анализ данных

Чтобы восстановить трехмерную структуру из отдельных дифракционных картин, они должны быть ориентированы, масштабированы и объединены для создания списка hkℓ интенсивности. Затем эти интенсивности можно передать в стандартные программы кристаллографической фазировки и уточнения. Первые эксперименты только ориентировали картины и получали точные значения интенсивности путем усреднения по большому количеству кристаллов (>100 000). В более поздних версиях исправлены вариации в индивидуальных свойствах узора, такие как общие вариации интенсивности и вариации B-фактора, а также уточняются ориентации для исправления «частичных» отдельных брэгговских отражений.

• CrystFEL
• cctbx.xfel
• NXDS