$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تم استخدام مرفق التبلور وخط شعاع VMXi لمجموعة متنوعة من أنواع المشاريع وحالات الاستخدام. فيما يلي عدد قليل من الأمثلة لتوضيح ما قد يرغب المستخدمون في متابعته.
دراسة الحالة الإفرادية 1: جمع البيانات الموحدة
يتيح خط الشعاع التحديد السريع للهياكل البلورية في درجة حرارة الغرفة من عدد صغير من البلورات داخل لوحة التبلور. يعتمد الحد الأدنى لعدد البلورات على المجموعة الفضائية والاتجاهات البلورية ولكنه غالبا ما يكون 1-4 على الرغم من أنه يمكن تحقيق جودة بيانات محسنة عن طريق دمج البيانات من عدة عشرات من البلورات. مثال حديث هو أحد معايير خط الشعاع ، ثوماتين. تم ترميز بلورات متعددة ، كما هو موضح في الشكل 8A ، لجمع البيانات يدويا كما هو موضح في قسم البروتوكول 2.3. تمت إضافة هذه البلورات إلى قائمة الانتظار كما هو موضح في قسم البروتوكول 2.4 وتم اختيار المعلمات التجريبية من القائمة المنسدلة. بمجرد تطبيق المعلمات التجريبية ، تم وضع اللوحة في قائمة الانتظار لجمع البيانات. تم جمع مجموعات البيانات وتحجيمها تلقائيا ودمجها باستخدام خط أنابيب xia2.multiplex كما هو موضح في قسم البروتوكول 3. يظهر مثال على الإخراج من SynchWeb في منتصف الشكل 8A . أدت خمس مجموعات بيانات مدمجة إلى ظهور مجموعة بيانات بدقة 1.66 Å. لجمع البيانات القياسية لما يقرب من خمس بلورات في بئر ، تم جمع مجموعات البيانات في غضون 2.5 دقيقة.
دراسة الحالة 2: ربط الليجند - تجربة الشظايا باستخدام بروتين Mac1
يمكن تحقيق إنتاج هياكل معقدات البروتين ليجند في درجة حرارة الغرفة بشكل مباشر باستخدام خط الشعاع. يمكن إضافة الروابط إلى القطرات على ألواح التبلور (إما يدويا أو عن طريق الحقن بالقطرات الصوتية) والبيانات المقاسة بعد وقت حضانة مناسب. في المثال الموصوف هنا ، تم توزيع سلسلة من الشظايا في الآبار التي تحتوي على بلورات من المجال الكلي الأول ل SARS-CoV-2 للبروتين nsp3 (Mac-1) في لوحة تبلور. تم تخصيص اثنين من الآبار التي تحتوي على نفس الجزء كمجموعة كما هو موضح في الخطوة 2.5 من البروتوكول. تم تمييز بلورات متعددة (42) لجمع البيانات كما هو موضح في خطوتي البروتوكول 2.3 و 2.4 ، وتم جمع مجموعات البيانات باستخدام المعلمات القياسية (دوران 60 درجة ، خطوة 0.1 درجة ، تعرض 0.00178 ثانية ، انتقال 5٪ ، 16 كيلو فولت - لكل بلورة) (الشكل 8 ب). تمت معالجة مجموعات البيانات من البئرين تلقائيا باستخدام خط أنابيب xia2.dials وبعد ذلك ، تم بدء خط أنابيب xia2.multiplex لدمج 22 من مجموعات البيانات هذه تلقائيا. ثم تم تشغيل DIMPLE على إخراج خطوط الأنابيب هذه وأسفرت عن خرائط أظهرت بوضوح دليلا على الجزء المرتبط. تم بناء نموذج الشظايا في الكثافة غير المشغولة وتم تحسينه بشكل أكبر (الشكل 8B على اليمين). يمكن بسهولة تحديد الهياكل المرتبطة بدرجة حرارة الغرفة باستخدام هذه السلسلة من الخطوات لتوفير معلومات وتعليقات لا تقدر بثمن لعملية تصميم الأدوية القائمة على الهيكل. لجمع البيانات هذا من 42 بلورة عبر عدد من الآبار ، تم جمع مجموعات البيانات في غضون 10 دقائق.
دراسة الحالة 3: حل الهيكل مع مجموعة فضاء منخفضة التماثل والاتجاهات المفضلة تم إنتاج كومة من البلورات المتعددة ذات التشكل الشبيه بالصفائح من تجارب التبلور باستخدام السيتوكروم المرتبط بالغاز من النوع c (الشكل 8C). من خلال اختيار عدة مواضع حول حافة المكدس حيث كانت بلورة واحدة فقط في حزمة الأشعة السينية ، كان من الممكن الحصول على مجموعة بيانات عالية الجودة بدقة 1.75 Å عن طريق دمج أسافين من أربع بلورات ، على الرغم من مجموعة الفضاء أحادية الميل (C2). وقد سمح ذلك بالتقدم السريع للمشروع دون الحاجة إلى زيادة تحسين ظروف التبلور. تم وصف هذه النتيجة سابقا9. لجمع البيانات هذه لأربع بلورات في بئر ، تم جمع مجموعات البيانات في غضون 2 دقيقة.
دراسة الحالة 4: الحصول على المعلومات وبنية درجة حرارة الغرفة من البلورات الدقيقة في لوحة باستخدام علم البلورات المتسلسل
في كثير من الأحيان عندما تظهر البلورات الدقيقة في قطرة أو عندما يسعى المستخدمون إلى تحسين بروتوكولات التبلور الدقيق دفعة واحدة كمقدمة لتجارب علم البلورات التسلسلي في مصادر السنكروترون أو XFEL ، من المفيد جدا الحصول على ردود فعل سريعة حول خصائص الحيود وأبعاد خلية الوحدة للتجارب المختلفة باستخدام الحد الأدنى من المواد. في حالة الاستخدام هذه ، تم سحب بلورات الليزوزيم الدقيقة التي تنمو دفعة في لوحة تبلور (حجم 200 نانولتر لكل قطرة) والبيانات التي تم جمعها من ثماني قطرات باستخدام مسح شبكي بحجم خطوة 10 ميكرومتر (الشكل 9). تمت معالجة الصور الثابتة الناتجة البالغ عددها 25,906 باستخدام برنامج علم البلورات التسلسلي مما أدى إلى مجموعة بيانات ، حيث تمت فهرسة 9,891 نمط حيود ودمجها لإنتاج مجموعة بيانات بدقة 2.0 Å تم تحسينها جيدا مقابل بنية درجة حرارة الغرفة المنشورة (R work = 19.6٪ ، Rfree = 23.6٪ باستخدام PDB 8A9D) (الجدول 1). وقد سمح ذلك بإجراء تحليل مفصل لتوزيع خلية الوحدة وتحديد بنية درجة حرارة الغرفة الدقيقة التي يمكن أن تغذي تجارب علم البلورات التسلسلية المعقدة بما في ذلك الدراسات التي تم حلها بمرور الوقت. كان الحجم الإجمالي للتعليق البلوري المطلوب 1.6 ميكرولتر. لجمع البيانات هذه من البلورات الدقيقة عبر ثمانية آبار باستخدام المسح الشبكي ، تم جمع مجموعات البيانات في غضون 40 دقيقة.

الشكل 1: رسم تخطيطي لخط أنابيب البروتين إلى الهيكل الذي يدمج فحص التبلور ، والتحسين في مرفق التبلور ، وجمع البيانات الآلية في درجة حرارة الغرفة ومعالجتها دون حصاد العينات في VMXi ، وفحص شظايا XChem ، وجمع البيانات في خطوط شعاع MX الأخرى. يمكن للمستخدمين بدء خط الأنابيب عن طريق توفير عينة أو عن طريق إحضار اللوحات إلى خط شعاع VMXi. اختصار: علم البلورات الجزيئية متعدد الاستخدامات في الموقع. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: واجهة Mosquito SPT Labtech لإعداد ألواح التبلور. (أ) (1) عرض إعداد MiTeGen في الموقع -1. اختر اللوحة القياسية MiTeGen 2 بالانتقال إلى (2) نوع اللوحة ذات 96 بئرا واختيار (3) لوحة MiTeGen 2 لوحة السقوط. لتغيير معلمات التعريف للإسقاط 1 والإفلات 2 ، وهو أمر مطلوب ل VMXi ، انقر فوق رمز التحرير (4). يؤدي هذا إلى فتح نافذة جديدة (B) حيث (5) يجب تغيير إزاحة X و Y كما هو موضح. حدد (B) البئر الفرعي 2 و (C) البئر الفرعي 3 وقم بتغيير القيم وفقا لذلك. (د) طريقة عرض إعداد CrystalQuickX. اختر اللوحة القياسية CrystalQuickX 2 بالانتقال إلى نوع اللوحة ذات 96 بئرا واختيار لوحة إسقاط MiTeGen 2. لتغيير معلمات التعريف لإسقاط 1 وإسقاط 2 ، وهو أمر مطلوب ل VMXi ، انقر فوق رمز التحرير كما هو موضح أعلاه. يؤدي هذا إلى فتح نافذة جديدة حيث يجب تغيير إزاحة X و Y (E ، F) كما هو موضح. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: توضح واجهة SynchWeb كيفية إنشاء شحنة VMXi وتسجيل لوحة والتحقق من تفاصيل الاتصال. يتم عرض لقطات شاشة للمراحل المختلفة لتحميل المعلومات في واجهة SynchWeb من (A) القائمة المنسدلة ، (B ، C) تسجيل شحنة جديدة ، (D) تسجيل حاوية جديدة ، (E) إدخال معلومات اللوحة ، (F) التحقق من تفاصيل الاتصال ، و (G) قائمة بالحاويات المسجلة ضمن الاقتراح. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: اختيار العينات وإعدادها لجمع البيانات باستخدام SynchWeb. يتم عرض سلسلة من لقطات الشاشة التي توضح المراحل المختلفة لإعداد العينات لجمع البيانات باستخدام واجهة SynchWeb. (أ) يتم تحديد النقاط ومناطق الاهتمام من نظرة عامة على الإسقاط. في القسم السفلي من هذه اللوحة ، توجد سلسلة زمنية من الصور الفوتوغرافية لقطرة واحدة. (B) مثال على إخراج CHiMP للوحة واحدة يسلط الضوء على نتائج الفئة "البلورية". (ج) إضافة عينات إلى قائمة الانتظار من قائمة النقاط والمناطق المحددة و (د) تطبيق معلمات جمع البيانات على العينات الموضوعة في قائمة الانتظار من القائمة المنسدلة لإعدادات التجربة التي تم إنشاؤها بواسطة خط الشعاع. لاحظ الفرق بين العينات التي لا تحتوي على معلمات تجريبية (باللون الأحمر) مقابل تلك التي طبقت المعلمات بشكل صحيح (أعلى وأسفل). يوجد في الجزء السفلي من هذه اللوحة زر حاوية قائمة الانتظار ، والذي يضع اللوحة في قائمة الانتظار ليتم جمعها على خط الشعاع. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: نموذج إنشاء المجموعة في SynchWeb. سلسلة من لقطات الشاشة توضح المراحل المختلفة لإنشاء مجموعات العينات. (أ) يتم اختيار اللوحة (اللوحات) التي تحتوي على عينات من الشحنة ذات الصلة و (ب) يتم اختيار القطرات داخل اللوحة. قد تكون هذه قطرات فردية أو قد يتم تحديدها حسب الصف و / أو العمود. ج: قائمة بمجموعات العينات التي تم إنشاؤها بالفعل. (د) يتم سرد مخرجات آخر ثلاث وظائف معالجة متعددة الإرسال ويمكن اختيارها لإظهار الإحصائيات من خط أنابيب المعالجة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: معالجة البيانات وتقليل البيانات. (أ) لقطة شاشة لمجموعة بيانات معالجة في ISPyB11. يتم تمييز زر الوصول إلى ميزات إعادة المعالجة. يتم عرض معرف العينة والمعلمات التجريبية في أعلى اليسار وعارض صور الحيود في المنتصف. سيؤدي النقر فوق هذه الصورة إلى فتح نافذة تفاعلية لفحص الصور المختلفة. يظهر عارض الصور البلورية على اليمين وسيؤدي النقر فوق هذه الصورة أيضا إلى فتح نافذة تفاعلية لمقارنة صور تخزين Beamline و Formulatrix. يتم عرض مخطط تحليل لكل صورة في أقصى اليمين وسيؤدي النقر فوق هذه الصورة إلى فتح نسخة مكبرة من هذا الإخراج. سيؤدي النقر فوق علامة التبويب المعالجة التلقائية إلى جعل المعالجة التلقائية مرئية وجعل المقارنة بين نتائج خطوط الأنابيب المختلفة سهلة. انقر فوق علامات التبويب للتبديل بين خطوط أنابيب المعالجة المختلفة وعرض الإخراج التفصيلي من خط الأنابيب المحدد. يتم تمييز زر السجلات والملفات لتنزيل البيانات. سيؤدي النقر فوق علامة التبويب معالجة المصب إلى توسيع وتقديم نتائج لأي مجموعات بيانات يتم تشغيلها عبر خطوط أنابيب ما بعد تقليل البيانات عند الاقتضاء. (B) لقطة شاشة من شاشة نموذج إدارة المجموعة . يوجد اسم المجموعة المعرفة من قبل المستخدم في الأعلى ويمكن رؤية الوصف المرئي للآبار المضمنة أدناه. يشير البئر الأخضر إلى أن جميع البلورات المقاسة من هذا القطرة ستدرج في المجموعة. يمكن رؤية ملخص لوظائف تعدد الإرسال المختلفة التي يتم إجراؤها على تلك المجموعة وتحتها يوجد الإخراج التفصيلي من تعدد الإرسال. يتم تمييز زر مجموعات البيانات لفحص التجارب المضمنة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 7: نوافذ إعادة معالجة البيانات. (أ) مجموعات البيانات الفردية و (ب) متعددة البلورات. يتم عرض مجموعتي بيانات فرديتين حيث تم تحديد مناطق البيانات. مع تحديد خانة الاختيار المعالجة بشكل فردي ، ستتم معالجة صور الحيود المحددة بشكل فردي بالضغط على زر التكامل . سيؤدي النقر فوق الزر متعدد البلورات إلى فتح عرض مجموعات البيانات الفردية. لإعادة معالجة صور الحيود من مجموعات بيانات متعددة، يتم تحديد مناطق من الصور كما هي معروضة، وتبدأ إعادة المعالجة بالنقر فوق زر التكامل كما تم تمييزه. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 8: النتائج التمثيلية من خط أنابيب VMXi. (أ) بلورات ملحوظة لبروتين ثوماتين داخل قطرة التبلور (اللوحة اليسرى) ، ونتائج معالجة البيانات (اللوحة المركزية) ، وكثافة الإلكترون (اللوحة اليمنى). (ب) الجمع على بلورات متعددة لتحديد ارتباط الشظية بمجال SARS-CoV-2 Macro. تم جمع مجموعات البيانات على بلورات متعددة في وجود جزء من شاشة جزء EU-OPENSCREEN باستخدام الإعدادات التجريبية القياسية. يتم عرض أمثلة على مجموعات البيانات هذه في هذا المقتطف من SynchWeb. تم بناء الجزء في الكثافة المقابلة وتم تحسينه بشكل أكبر كما هو موضح في أقصى اليمين. (ج) بلورات أحادية الميل ملحوظة في كومة من ضربة تبلور صعبة تستخدم لجمع البيانات. تشير الصلبان الخضراء والأرقام الحمراء إلى مكان قياس البيانات باستخدام شعاع 10 ميكرومتر ودوران 60 درجة. تم دمج أربعة من الأوتاد الناتجة لإنتاج مجموعة بيانات بدقة 1.75 Å. كثافة الإلكترونات حول مجموعة الهيم معروضة على اليمين. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 9: علم البلورات التسلسلي في لوحة التبلور. (أ) صورة بصرية لقطرة التبلور، مع مربع أبيض يمثل المنطقة محل الاهتمام. (ب) تعريف نقاط مسح الشبكة. (ج) خريطة حرارية تشير إلى الحيود. د: خريطة الكثافة الإلكترونية الناتجة عن مجموعة بيانات علم البلورات التسلسلي من أكثر من 9000 نمط حيود ثابت. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| القرار (Å) | الاكتمال (٪) | تعدد | I/σ(I) | R انقسام | CC1/2 | ملاحظات فريدة |
| العام | 100 | 95.5 | 20.8 | 0.063 | 0.998 | 8422 |
| الادنى (55.55 - 5.43) | 100 | 147.1 | 81.7 | 0.028 | 0.999 | 488 |
| مرتفع (2.03 -2.00) | 100 | 75.3 | 1.2 | 1.092 | 0.410 | 411 |
الجدول 1: إحصائيات البيانات لمجموعة البيانات التسلسلية VMXi RT. الاختصارات: I = يعني شدة الملاحظات المقاسة. Rsplit = مقياس التناقض في الشدة المقاسة ؛ CC 1/2 = معامل الارتباط بين نصفين عشوائيين من مجموعة البيانات.