2024年3月8日
我们介绍一种利用哈韦尔研究复合体(Research Complex at Harwell)中的结晶设施进行蛋白质结晶的实验方案,以及后续的 原位 在钻石光源同步辐射装置的多功能大分子晶体学线站对晶体板中的晶体进行X射线晶体学数据收集 原位 (VMXi) 光束线。我们介绍了样品要求、结晶方案以及数据收集指南。
了解蛋白质的三维结构是药物设计、生物技术以及理解多种疾病的基础。VMXi 能在无需低温冷冻的条件下测定蛋白质结构,使其更接近天然温度状态。VMXi 还可在蛋白质晶体仍处于结晶板中时直接测量其衍射数据,从而避免因机械操作带来的损伤。
未来,我们希望充分利用 VMXi 极高的通量,对大量晶体样本进行分析,以识别出多种不同的结构状态,而不仅仅局限于目前人们常获得的单一结构。我们还希望推进药物开发,直接在结晶板内开展片段筛选与优化,这一新方法展现出巨大的应用前景。首先,在 NC2 板中培养晶体。
然后使用提供的 Diamond Fed ID 登录 ISPyB 系统,并选择“提案”(Proposals)。通过滚动列表或在搜索栏中输入提案编号来查找目标提案。找到提案后,在提案编号下方的下拉菜单中选择“运输”(Shipment)。
货件窗口将打开,显示与该提案相关的所有货件。要创建新货件,请点击屏幕右上角的“添加货件”按钮,并为该货件提供一个名称。然后选择“自动/成像仪”选项,并点击屏幕左下角的“添加货件”按钮以确认创建货件。
进入货件窗口,点击“添加容器”,此时将弹出添加容器页面。随后,在容器类型下拉菜单中选择合适的板类型。根据光束线工作人员的指示,为实验用板输入条形码和容器名称。
从“请求成像仪”下拉菜单中选择 VMXi 20 摄氏度成像仪,然后从“成像时间表”下拉菜单中选择斐波那契成像时间表。从“结晶筛选”下拉菜单中选择相应的结晶筛选条件,然后从“所有者”下拉菜单中选择正确的用户名。点击“查看”并在电子邮件输入框中填写准确的联系地址。
在注释框中输入关于该孔板的详细信息。从“蛋白质”下拉菜单中选择相应的样品,并使用在UAS中注册且经Diamond在实验提案中批准的缩写名称。将相同的名称输入样品名称框中,其余框保持空白。
单击“板”图标,将样本复制到整块板上,并用绿色方块填充整个容器。单击页面底部的“添加容器”以注册该板。将该板转移至相应的成像仪中进行储存和成像。
当容器存入成像仪时,系统将生成一次访问记录,用户会收到一封包含该孔板及其图像链接的电子邮件。要查看成像结果,请导航至相关提案,点击提案编号下方的下拉菜单中的“容器”选项,查看可用容器列表。如果存在其他类型的样品 holder,请选择“孔板”滤镜。
为了缩小搜索范围,使用“我的容器”选项,仅显示与当前用户 ID 相关的容器。将光标悬停在目标行上,单击鼠标左键以选择所需的容器。随后将弹出一个新窗口,显示该培养板的概览。在培养板示意图的左侧选择一个液滴,以查看其最近的图像。
使用箭头键在液滴之间切换,或使用鼠标或光标单独选择液滴。如需手动添加数据采集点,请按下“标记点”按钮,然后将光标定位到目标位置。
进行选择并等待红色叉号出现。当所有点均被标记后,单击“完成”按钮。单击“标记区域”按钮,以通过网格扫描为数据采集添加区域。
单击左上角的点,向下并向右拖动以创建将在光束线上扫描的区域。当所有目标区域都设定完毕后,单击“完成”按钮。在液滴图像上查找蓝色十字标记,这些标记代表由 CHiMP 自动识别出的晶体样品。
要查看结晶液滴的 CHiMP 评估结果,请勾选“显示自动评分”并在类别下拉菜单中选择“crystal”。当所有液滴中的点和区域均已标注后,点击页面底部的“准备数据采集”按钮。查看系统预选或自动识别的样品列表。
如需添加单个点或区域,请点击按钮,或点击“将当前页面添加到队列”按钮以添加所有显示的样本。然后点击点筛选器并勾选“全选”复选框,以对当前队列中所有样本应用相同的参数。可使用点、区域、手动和自动的筛选功能。
对于区域扫描,选择“网格扫描 DMM,步长10微米,透射率100%”。对于其他点实验,从下拉菜单中选择相应的选项。对于振荡数据采集,选择“Omega扫描 DMM,10度,透射率10%”,以最大化数据采集效率。
在为所有样品选择正确的实验参数后,点击“队列容器”按钮。一旦该板升至队列顶部,将被送至光束线进行数据采集,随后返回样品存储区。之后请查收包含访问相关数据链接的电子邮件。
在项目编号下方的下拉菜单中选择“样本组管理”,查看其他用户是否已创建了组列表。如需创建新组,请点击“创建样本组”按钮。在“创建样本组”页面的下拉菜单中选择一个运输批次,以查看样本浏览界面。
单击某个容器后,查找显示板图概览的图形。单击单个液滴或相应的行字母或列编号。选择与单个组关联的所有孔后,在“样本组名称”框中输入该组的名称,然后单击“保存样本组”按钮。
点击此页面上的“查看样本组”按钮,返回与该方案关联的已生成样本组列表,并继续进行数据处理。
本文介绍了一种用于蛋白质结晶及原位X射线晶体学数据收集的实验方案。该方法利用VMXi光束线在天然温度下分析蛋白质结构,有助于深入理解蛋白质的功能特性。
在VMXi上进行室温原位晶体学研究,可实现对蛋白质的快速、高通量结构解析,支持早期药物发现和作用机制的风险评估。直接从结晶板采集数据,可最大限度减少样品处理带来的人为假象,并加快对结晶结果的反馈,从而提高基于结构的研发预测可信度。该技术流程有助于简化靶点验证和基于片段的筛选,结合全球远程访问,可支持企业级研发项目的推进。
该方法整合了从早期发现到先导化合物鉴定的全过程,支持基于结构的设计和片段筛选,可在统一的远程访问工作流程中进行。