Сбор и обработка данных нейтронной кристаллографии для моделирования атомов водорода в белковых структурах

Нейтронная кристаллография - это структурный метод, который позволяет определять положения атомов водорода в биологических макромолекулах, давая механистически важную информацию о состояниях протонации и гидратации, не вызывая радиационного повреждения. Рентгеновская дифракция, напротив, дает лишь ограниченную информацию о положении атомов света, а рентгеновский пучок быстро индуцирует радиационное повреждение светочувствительных кофакторов и металлических центров. Здесь представлен рабочий процесс, используемый для лучевых линий IMAGINE и MaNDi в Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) для получения структуры дифракции нейтронов после выращивания кристалла белка подходящего размера (> 0,1 ^мм3). Показано монтирование гидрогенизированных кристаллов белка в кварцевых капиллярах для сбора данных о нейтронной дифракции. Также представлен процесс парообмена смонтированных кристаллов с _{D2O-содержащим} буфером для обеспечения замещения атомов водорода в обменных местах дейтерием. Включение дейтерия уменьшает фон, возникающий в результате некогерентного рассеяния атомов водорода, и предотвращает подавление плотности, вызванное их отрицательной когерентной длиной рассеяния. Стратегии выравнивания образцов и сбора данных о комнатной температуре иллюстрируются с использованием квази-Лауэ сбора данных в IMAGINE на изотопном реакторе с высоким потоком (HFIR). Кроме того, установка кристаллов и быстрое замораживание в жидком азоте для сбора криоданных для улавливания промежуточных продуктов лабильной реакции демонстрируется на приборе MaNDi по времени пролета в источнике нейтронов spallation (SNS). Также будет рассмотрен вопрос о подготовке файлов координатных и дифракционных данных модели и визуализации карт плотности плотности рассеяния нейтронов (SLD). Наконец, будет обсуждаться уточнение структуры по нейтронным данным только или по совместным рентгеновским/нейтронным данным для получения полноатомной структуры интересующего белка. Процесс определения нейтронной структуры будет продемонстрирован с использованием кристаллов литического полисахарида монооксигеназы Neurospora crassa LPMO9D, медьсодержащего металлопротеина, участвующего в деградации непокорных полисахаридов посредством окислительного расщепления гликозидной связи.