2019年7月6日
介绍了一种用于大分子X射线晶体学的新型样品架及其相应的操作方案。该系统可在无需任何晶体操作或装 mounted 的情况下,实现晶体生长、晶体浸泡以及在常温和低温条件下的原位衍射数据收集。
这种样品支架可用于晶体生长和收集X射线衍射数据。该样品支架专为在MX领域广泛使用的24孔板上使用而设计。非常重要的一点是,无需进行任何操作步骤。
具备此处所述这些特点的样品台此前并不存在。亲眼看到某个事物总是比仅仅阅读相关描述要好得多。通过观看视频,潜在用户可以立即理解这种新型样品台的特点与复杂细节。
首先,使用一块湿润的无绒布创建一个洁净无尘的表面。从盒子中取出一个样品架,将其黄色箔面朝上,轻轻放置在清洁的表面上,以避免背面的环烯烃共聚物(COC)箔膜受到损坏或意外穿孔。在黄色箔膜上设置结晶液滴,操作方式与常用盖玻片上的操作相同。
使用移液器轻轻滴加液滴,避免刺破或穿透铝箔。在2型和3型样品架上,建议最多滴加两滴;在1型样品架上,最多可滴加三滴。
将样品架翻转,放置在已预先涂油的24孔Linbro型培养板的一个孔腔中。利用样品架上的定位辅助结构,将其引导至最佳位置。确保样品架位置正确,以避免不必要的蒸发。
将结晶板置于透射光显微镜下,无论是否使用偏振器,均应无干扰地监测晶体生长过程。在透射光显微镜下进行冷冻保护操作。使用细针头轻轻刺穿外层 COC 薄膜。
确保内层黄色箔纸保持 untouched。穿刺位置应紧邻待操作的液滴。将一根细纸灯芯插入刺出的孔中。
小心地将灯芯向前推进,直至其接触到黄色的聚酰亚胺箔。保持灯芯与带孔箔片接触。灯芯将吸走所有多余的溶液。
完全去除液体所需的时间取决于溶液的黏度以及母液的成分。待所有液体被抽吸干净后,轻轻收回纸芯。请记住液滴的位置,因为在移除母液后该液滴可能不再可见。
使用标准移液器通过同一孔洞,借助挤出式吸头加入少量冷冻保护液。为重新封闭自愈合的环烯烃共聚物(COC)膜,用受保护的手指轻轻按压孔洞约一秒钟,然后在穿刺处滑动。轻微压力结合升高的温度有助于封闭不太大的穿刺孔。
将配体溶解于反应管中的母液,配制成所需浓度。以12,000 ×g离心10分钟,以去除不溶性颗粒。如有需要,使用温度可控的离心机。
使用长型挤出式移液枪头,将最多三微升含配体溶液轻轻加入环烯烃共聚物(COC)箔膜与聚酰亚胺薄膜之间的缝隙中;随后撤出枪头。为重新密封具有自愈性能的COC箔膜,用受保护的手指轻压穿孔处约一秒钟,然后沿穿刺路径滑动手指。将实验样品孵育一段时间,以允许物质在膜间充分扩散。
浸润时间很大程度上取决于扩散溶液及其组分的黏度。可重复进行配体浸润步骤,以依次浸润不同的配体。为减少溶剂散射,在数据收集前应去除多余的溶液。
确保光束线环境稳定且湿度受控,并处于预先设定的条件。若需在室温下进行原位衍射数据采集,使用镊子在指定位置轻轻抬起透明的环烯烃共聚物(COC)箔膜并将其剥离。随后轻轻取出样品支架,并立即将其插入预先准备好的磁性样品支架底座中。
此步骤无需使用胶水。轻轻按压,以确保样品架在底座内正确就位。对于带有可拆卸外环的样品架,握住外环并施加轻微压力,在指定的断裂点处将其折下。
样品现已准备好进行中心定位和衍射数据收集。将样品架安装到光束线测角仪上,并确保样品架位置正确。根据测角仪的几何结构,样品架可旋转至多160度,而在衍射实验过程中不会产生任何阴影。
使用纸捻轻轻接触黄色聚酰亚胺膜的背面,以去除多余的母液。样品现在已准备好进行中心定位和衍射数据收集。按照室温下的操作准备进行原位低温衍射数据收集,然后将样品浸入液氮中,并转移至与SPINE兼容的小瓶中。
样品架类型2和3的几何结构允许其转移至标准SPINE样品瓶中,可用于机器人辅助的样品装载。样品架类型1和类型2设计为可适配24孔Linbro风格板中的一个孔。每个单独的样品架在外缘两侧均设有定位辅助结构,以确保在孔边缘上的最佳定位。
使用24孔Linbro型板和1型样品架,将液滴在293开尔文温度下与500微升母液平衡。在透射光学显微镜下(无论是否使用偏振器),五小时后观察到40至50微米的晶体。将含有鸡蛋清溶菌酶晶体的样品架置于HZB-MX 14.3号光束线的湿度控制气流中。
此处显示了一张典型的衍射图像。在衍射图像上无法检测到升高的背景散射。必须避免聚酰亚胺箔的污染。
此外,准确放置样品架并小心操作晶体至关重要。样品架可用于处理极为脆弱的晶体,这是微小分子晶体学中最关键的步骤之一。使用样品架可显著降低样品被破坏的可能性。
介绍了一种用于大分子X射线晶体学的新型样品架,可在不同温度下实现晶体生长及无需晶体操作的原位衍射数据收集。
大分子X射线晶体学在药物发现中的高分辨率结构生物学研究中仍处于核心地位,然而脆弱晶体的操作过程会显著增加样品损失和数据质量下降的风险。这种一体化样品载体在晶体生长、配体浸泡、冷冻保护及数据收集过程中最大限度减少了机械干预,从而提高了从脆弱的大分子晶体中获得可用衍射数据的可能性。通过减少操作引起的损伤,该工具有助于更可靠地确定靶标结构,这是基于结构的药物设计和先导化合物优化中至关重要的早期步骤。
样品支架支持从结晶液滴设置到在常温或低温条件下进行原位X射线衍射数据收集的无缝工作流程,减少了从发现到结构验证阶段之间的转移步骤。