29 maja 2021
Ten artykuł opisuje cały proces XChem do badania fragmentów na bazie kryształów, począwszy od złożenia wniosku o dostęp i wszystkich kolejnych kroków do rozpowszechniania danych.
Zakład XChem w Diamond Light Source zapewnia rutynowe, wielkoskalowe przesiewanie fragmentów graficznych kryształów, wspierając cały proces osadzania kryształu. Krystalografia rentgenowska jest istotną częścią zestawu narzędzi FBDD. Jest wystarczająco czuły, aby zidentyfikować słabe spoiwa i bezpośrednio dostarcza informacji strukturalnych o oddziaływaniach na poziomie molekularnym.
Odkrywanie leków na podstawie fragmentów jest szeroko stosowaną strategią odkrywania potencjalnych klientów. Dostarczyła ona sześć leków do użytku klinicznego, a ponad 50 cząsteczek przeszło do badań klinicznych. Wpływ postępów i wydajności zapewnianej przez platformę XChem na tradycyjne metody namaczania, gromadzenia danych i analizy, które najlepiej można zademonstrować wizualnie.
Zacznij od wybrania kryształów i lokalizacji związku. Otwórz TextRank z komputera i wybierz kryształową tacę z listy w prawym dolnym rogu lub wpisując kod kreskowy w polu w lewym górnym rogu. Wybierz odpowiedni format obrazu i widok pojedynczego dołka.
Aby dodać rozpuszczalnik lub związki do kropli bez uderzania w kryształ, kliknij prawym przyciskiem myszy w obrębie kropli, ale z dala od kryształu, gdy podczas poruszania się po obrazach kropli zostanie znaleziony odpowiedni kryształ do eksperymentu. Otwórz oprogramowanie Echo i wybierz nowe, aby dozować roztwory za pomocą dozownika akustycznego. Wybierz odpowiednią płytkę studzienki źródłowej i klasę cieczy.
Upewnij się, że jako blachę docelową wybrano właściwy typ blachy. Następnie zaznacz pole niestandardowe i kontynuuj. Wybierz opcję importuj i wybierz odpowiedni plik wsadowy.
Następnie wykonaj kroki importowania zgodnie z monitem oprogramowania. Skorzystaj z map płytowych, aby sprawdzić roztwór, który ma być dozowany, i lokalizacje docelowe. Następnie uruchom protokół, postępując zgodnie z wyświetlanymi monitami.
Roztwory z płytki źródłowej zostaną dozowane do wybranych kryształowych kropli. Płytkę należy przechowywać w inkubatorze przez wymagany czas. Aby zebrać kryształy za pomocą półautomatycznego urządzenia do zbierania kryształów, naciśnij przycisk rozpoczęcia przepływu pracy, aby przejść do pierwszej wybranej pozycji dołka.
Jeśli kryształ przetrwał, zamontuj go w pętli i zanurz w ciekłym azocie, umieszczając go na pozycji pierwszej w pierwszym krążku na liście. Wybierz odpowiedni opis kryształu z interfejsu. Jeśli kropla jest nasączaniem związkiem, zapisz opis stanu związku.
Jeśli kryształ został pomyślnie zamontowany, wybierz zamontowany, w przeciwnym razie wybierz niepowodzenie. Po zebraniu kryształów zanieś krążki do skanera kodów kreskowych i umieść je pojedynczo w uchwycie, aby zeskanować krążek i przypiąć kody kreskowe. Po zakończeniu skanowania umieść pokrywki na krążkach i przechowuj je w zbiorniku na ciekły azot Dewar.
Aby przypomnieć sobie nieprawidłowo wyśrodkowane próbki, spójrz na widok zmieniacza próbek w ISPyB i wybierz pozycję rangi według rozdzielczości AP, aby sklasyfikować próbki według rozdzielczości przetworzonej automatycznie z podziałką kolorów od zielonego do czerwonego. Kliknij próbki, aby sprawdzić, czy nie ma ich czerwonych lub żółtych próbek. Następnie sprawdź migawki kryształu, aby zobaczyć, czy kryształ został wyśrodkowany.
Aby pobrać i przeanalizować wyniki automatycznego przetwarzania Diamonda za pomocą XChem Explorer lub XCE, w terminalu przejdź do podfolderu przetwarzania i użyj aliasu XCE, aby otworzyć XChem Explorer. Wybierz przycisk Aktualizuj tabele ze źródła danych na karcie przeglądu, aby odświeżyć podsumowanie danych eksperymentalnych. Na karcie ustawień wybierz katalog zbierania danych, otwórz kartę zestawów danych.
Wybierz element docelowy z menu rozwijanego Wybierz element docelowy, wybierz opcję Pobierz nowe wyniki z automatycznego przetwarzania z menu rozwijanego zestawów danych i kliknij przycisk Uruchom. Aby obliczyć początkowe mapy za pomocą Dimple, otwórz zakładkę mapy, wybierz model referencyjny z menu rozwijanego i wybierz żądane zestawy danych, a następnie uruchom Dimple na wybranych plikach MTZ. Aby wygenerować umocowania ligandów, wybierz żądane zestawy danych, a następnie utwórz plik SCF lub PDB lub PNG wybranych związków z listy rozwijanej map i umocowań.
Aby zidentyfikować trafienia za pomocą biblioteki Panda, wybierz kartę Pandas, upewnij się, że katalog wyjściowy jest poprawnie zdefiniowany i uruchom polecenie panda. Analizuj z menu rozwijanego identyfikacji trafień. Aby przeanalizować działania zidentyfikowane przez Pandę, uruchom polecenie panda.
Sprawdź z menu rozwijanego Identyfikacja trafienia. Aby otworzyć Coot za pomocą panelu sterowania Panda. Mapy średniej obciążenia i 2mFo-DFc firmy Dimple do porównania z mapą i modelem zdarzeń.
Po dopasowaniu liganda kliknij przycisk Scal ligand z modelem i zapisz model przed przejściem do innego zdarzenia, aby uniknąć utraty jakichkolwiek zmian w modelu stanu powiązanego. Dodawanie adnotacji do zdarzenia powiązania przy użyciu pola komentarza do zdarzenia i dodawanie adnotacji do witryn powiązań przy użyciu informacji o witrynie rekordu. Gdy wszystkie żywotne ligandy zostaną wymodelowane, połączone i zapisane na podstawie mapy zdarzeń, zamknij panda.inspect.
Wyeksportuj modele inspekcji Panda z powrotem do katalogu projektu i uruchom wstępną rundę udoskonalania dla wybranych zestawów danych, a udoskonalenie będzie teraz widoczne na karcie uściślania. Linia produkcyjna XChem do badań przesiewowych fragmentów za pomocą krystalografii rentgenowskiej została znacznie uproszczona, co umożliwiło jej wykorzystanie przez społeczność naukową. Wykres ten pokazuje absorpcję i konsolidację programu użytkowników w latach 2015-2019 wraz z utworzeniem grup alokacji bloków w 2019 r. oraz odpornością platformy na pandemię COVID-19 w 2020 r.
Udane kampanie dają trójwymiarową mapę potencjalnych miejsc interakcji z docelowym białkiem. Typowym wynikiem jest badanie przesiewowe XChem głównej proteazy SARS-CoV-2. Znane miejsca zainteresowania, takie jak miejsca aktywne enzymów i podkieszenie, są pokazane na żółto.
Przypuszczalne miejsca allosteryczne, takie jak te zaangażowane w interakcje białko-białko, są pokazane w kolorze magenta, a interfejsy upakowania kryształów, ogólnie uważane za fałszywie dodatnie, są pokazane na zielono. Historycznie rzecz biorąc, stosowanie krystalografii jako podstawowego badania przesiewowego fragmentów było trudne. W badaniu tym udokumentowano protokoły rurociągu XChem od przygotowania próbki do końcowych struktur.
Krystalograficzne badanie przesiewowe fragmentów uzupełnia inne techniki biofizyczne i jest zwykle niezbędne do postępu uderzeń fragmentów w związki ołowiu. Można go zastosować do dowolnej klasy docelowej odkrywania leków.
Niniejsza publikacja opisuje kompletny proces XChem w zakresie screeningu fragmentów opartego na krystalografii, szczegółowo przedstawiając etapy od aplikacji o dostęp po rozpowszechnianie danych. Ośrodek XChem w Diamond Light Source wspiera proces odkrywania leków oparty na fragmentach dzięki wydajnej krystalografii rentgenowskiej.
Odkrywanie leków w oparciu o fragmenty opiera się na czułej detekcji słabych oddziaływań molekularnych, w których krystalografia rentgenowska dostarcza zarówno informacji o powinowactwie wiązania, jak i szczegółów strukturalnych niezbędnych do optymalizacji związku wiodącego. Centrum XChem w Diamond Light Source usprawnia krystalograficzne przesiewanie fragmentów – od przygotowania próbek po depozycję danych – umożliwiając rutynową identyfikację słabych ligandów z wysoką wiernością strukturalną. Możliwość ta wspiera wczesną walidację celu oraz progresję z etapu hit-to-lead w różnych obszarach terapeutycznych, redukując niepewność mechanistyczną w procesach odkrywania leków.
Platforma XChem integruje się z procesem odkrywania leków – od wczesnej walidacji celu po identyfikację wiodących związków (lead identification) – dostarczając danych strukturalnych, które pomagają w wyborze trafień (hits) oraz opracowywaniu strategii optymalizacji.