الجزيئات الحيوية البيولوجية صغيرة جداً بحيث لا يمكن رؤيتها حتى مع أفضل المجاهر الخفيفة. الأساليب الحالية لتحديد هياكلها تنطوي عموما على بلورة البروتين أو القياسات على أعداد كبيرة من الجزيئات متطابقة في نفس الوقت. بينما البلورية توفر معلومات عن المستوى الذري، فإنه يمثل بيئة العينة الاصطناعية، نظراً لأن معظم الجزيئات الكبيرة لا تقدم في شكل بلوري في الخلية. خلال العامين الماضيين المجهر الإلكترونات cryo تسليم مماثلة هياكل عالية الدقة من الجزيئات الكبيرة / مجمعات الجزيئات الكبيرة، ولكن على الرغم من أن العينات هي أقرب إلى الحالة الفسيولوجية، فهي لا تزال مجمدة، وبالتالي غير متحركة وثابتة. بيولوجيا صغيرة زاوية الأشعة السينية تشتت (BioSAXS) يوفر قياسا هيكليا من الجزيئات ، في الظروف التي هي ذات الصلة البيولوجيا. ويمكن تصور هذه الحالة كشكل منخفض الدقة 3-D يحدد على مقياس نانومتر ويلتقط كامل الفضاء التشكلي من الجزيئات في الحل. تجارب BioSAXS تقيم بكفاءة الدولة القلة ، والمجال والترتيبات المعقدة ، فضلا عن المرونة بين المجالات1،2،3. الطريقة دقيقة، ومعظمها غير مدمرة وعادة ما يتطلب سوى الحد الأدنى من إعداد العينة والوقت. ومع ذلك، للحصول على أفضل تفسير للبيانات، يجب أن تكون العينات أحادية. وهذا أمر صعب؛ وغالبا ما تكون الجزيئات البيولوجية عرضة للتلوث، وضعف تنقية وتجميع، على سبيل المثال من تجميد ذوبان4. ويساعد تطور الكروماتوغرافيا المضمن متبوعاً بقياس SAXS الفوري على التخفيف من هذه الآثار. يفصل اللوني بين الحجم و الاستثناءات العينات حسب الحجم وبالتالي يستبعد معظم الملوثات والتجميعات5و6و7و8و9و10. ومع ذلك، في بعض الحالات، حتى لجنة الأوراق المالية والبورصة-SAXS لا تكفي لإنتاج عينة أحادية، لأن الخليط قد يتكون من مكونات قريبة جداً من حيث الحجم أو خواصها الفيزيائية أو دينامياتها السريعة تؤدي إلى قمم متداخلة في أثر الأشعة فوق البنفسجية لـ SEC. في هذه الحالات، قد يؤدي خطوة deconvolution المستندة إلى البرامج من بيانات SAXS التي تم الحصول عليها إلى منحنى SAXS مثالي مكونفردي 5و11و12. على سبيل المثال، في قسم البروتوكول 2، نعرض تحليل SEC-SAXS القياسي لمولمرات الحمض النووي vaccinia E9 exonuclease ناقص متحولة (E9 exoناقص)في معقدة مع الحمض النووي. يمثل Vaccinia الكائن الحي النموذجي لـ Poxviridae ، وهي عائلة تحتوي على العديد من مسببات الأمراض ، على سبيل المثال فيروس الجدري البشري. وقد تبين أن البوليميراز يرتبط بإحكام إلى الحمض النووي في النهج الكيميائية الحيوية، مع هيكل مجمع حلها مؤخرا من قبل التصوير البلوري بالأشعة السينية13.
وسيوفر معظم مرافق السنكروترون خط أنابيب معالجة البيانات الآلي الذي سيقوم بتطبيع البيانات والتكامل لإنتاج مجموعة من الإطارات غير المubted. لكن النهج الموصوف في هذه المخطوطة يمكن استخدامه أيضاً مع مصدر مختبر شريطة أن يتم تنفيذ لجنة الأوراق المالية والبورصة SAXS. علاوة على ذلك، قد تتوفر أتمتة إضافية التي سوف ترفض الإطارات التالفة الإشعاع وتنفيذ الطرحالعازلة 14. وسوف نعرض كيفية إجراء تحليل أولي للبيانات التي تم تجهيزها مسبقاً والاستفادة القصوى من البيانات المتاحة في القسم 2.
في القسم 3، نعرض كيفية إلغاء بيانات SEC-SAXS وتحليل المنحنيات بكفاءة. في حين أن هناك العديد من أساليب فك الاحتقان مثل فك الاستئصال ذروة غاوسي، نفذت في الولايات المتحدة-سومو15 وغوييه الأمثل طريقة الاحتمال الأقصى، التي نفذت في برنامج DELA16، وهذه تتطلب عموما نموذجا لشكل الذروة12. حجم محدود من القمم الفردية التي نحقق فيها يسمح باستخدام تحليل عامل متطور (EFA)، كشكل محسن من قيمة المفرد التحلل (SVD) لdeonvolute قمم المتداخلة، دون الاعتماد على شكل الذروة أو تشتت الملف5،11. ويمكن الاطلاع على تطبيق SAXS محددة في BioXTAS الخام17. وقد استخدم التعليم للجميع لأول مرة على بيانات الكروماتوغرافيا عندما سمحت بيانات صفيف ثنائي ثنائي 2D بتكوين المصفوفات من الامتصاص مقابل وقت الاحتفاظ ببيانات الطول الموجي18. حيث تتفوق التعليم للجميع هو أنه يركز على الطابع المتطور للقيم المفردة ، وكيف تتغير مع ظهور مكونات جديدة ، مع التحذير من أن هناك ترتيبًا متأصلًا في الاستحواذ10. لحسن الحظ ، لجنة الأوراق المالية والبورصة - SAXS البيانات توفر جميع البيانات اللازمة المطلوبة في نظم 2D البيانات الصفائف ، الإقراض نفسه بشكل جيد لتقنية التعليم للجميع.
في القسم 4، سوف نبرهن على أساسيات تحليل SAXS المستقل من منحنى SAXS الخاص بالنموذج من منحنى SAXS المطروح من المخزن المؤقت. يحدد التحليل المستقل للنموذج نصف قطر الجيوحد (Rg) وحجم الارتباط (Vc) وحجم Porod (Vp) وPorod-Debye Exponent (PE). التحليل يوفر تقييما شبه كمي للجسيمات في حالة الديناميكا الحرارية من حيث الإحكام أو المرونة عبر مؤامرة كراتكي الأبعاد2,4,19.
وأخيراً، تُقاس بيانات SAXS بوحدات فضائية متبادلة، وسنبين كيفية تحويل بيانات SAXS إلى مساحة حقيقية لاستعادة وظيفة التوزيع بين الزوجين والمسافة P(r). توزيع P(r) هو مجموعة من جميع المسافات الموجودة داخل الجسيمات ويشمل أقصى البعد للجسيمات، دماكس. وبما أن هذا القياس هو قياس دينامي حراري، فإن توزيع P(r) يمثل المساحة الفيزيائية التي يشغلها الفضاء التكتّني للجسيمات. يمكن أن يوفر التحليل السليم لمجموعة بيانات SAXS رؤى الحالة الحل التي تكمل المعلومات عالية الدقة من البلورات و cryo-EM.