wizyta

od 2020-09-20

Badania strukturalne układów biologicznych w roztworze

Z niskokątowego rozpraszania promieniowania rentgenowskiego (SAXS) można uzyskać szereg informacji strukturalnych dotyczących zarówno stosunkowo niewielkich cząsteczek (małe białka, ciekłe kryształy) jak i dużych układów typu rybosomów lub polimerów. Uzyskane dzięki SAXS parametry strukturalne, takie jak promień żyracji (RG), funkcja radialna (p(R)) czy maksymalne rozmiary (D_max), mogą zostać bezpośrednio porównane z danymi uzyskanymi ze struktury w krysztale. W Zakładzie Fizyki Makromolekularnej UAM do badań SAXS wykorzystywany jest komercyjny zestaw NanoStar (Bruker-AXS) wyposażony w klasyczną lampę rentgenowską z mikroogniskiem (Cu_Kα, 0.1 x 1 mm², 1.5 kW mocy), układ rentgenowskiej optyki ogniskującej (Göbel mirrors) oraz dwuwymiarowy licznik proporcjonalny (HiSTAR).

W naszych badaniach technikę SAXS wykorzystujemy do analizy kinetyki przemian fazowych w liotropowych układach podwójnych chlorek alkiloamoniowy/woda oraz do badań struktury i konformacji białek w roztworze. Przykładem tych badań jest porównanie struktury enzymu - asparaginazy II z Escherichia coli (Rys. 1) w krysztale ze strukturą w roztworze uzyskaną w warunkach zbliżonych do tych, w których uzyskano kryształy.

Wynik porównania krzywej eksperymentalnej uzyskanej w wyniku badań SAXS w roztworze oraz krzywej teoretycznej wyznaczonej na podstawie struktury krystalicznej przedstawiony został na Rysunku 2. Maksymalny rozmiar cząsteczki w krysztale wynosi 9,1 nm natomiast w roztworze jest o około 12% większy i wynosi 10,2 nm. Systematyczne odchylenia w pobliżu pierwszego minimum wskazują, że całą struktura jest bardziej rozluĽniona niż w krysztale i najprawdopodobniej nastąpiła reorientacja podjednostek, w przypadku EcAII najprawdopodobniej dimerów tworzących centra aktywne.