Workflow en tools voor kristallografische fragmentscreening in het Helmholtz-Zentrum Berlin

Fragmentscreening is een techniek die helpt bij het identificeren van veelbelovende uitgangspunten voor ligandontwerp. Aangezien kristallen van het doeleiwit beschikbaar zijn en reproduceerbaar hoge resolutie röntgendiffractie-eigenschappen vertonen, is kristallografie vanwege de gevoeligheid een van de meest geprefereerde methoden voor fragmentscreening. Bovendien is het de enige methode die gedetailleerde 3D-informatie biedt over de bindingsmodus van het fragment, wat essentieel is voor de daaropvolgende rationele samengestelde evolutie. Het routinematige gebruik van de methode hangt af van de beschikbaarheid van geschikte fragmentbibliotheken, speciale middelen om grote aantallen monsters te verwerken, state-of-the-art synchrotron-bundellijnen voor snelle diffractiemetingen en grotendeels geautomatiseerde oplossingen voor de analyse van de resultaten.

Hier worden de volledige praktische workflow en de meegeleverde tools gepresenteerd over het uitvoeren van kristallografische fragmentscreening (CVS) in het Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). Voorafgaand aan deze workflow zijn kristalweekomstandigheden en strategieën voor gegevensverzameling geoptimaliseerd voor reproduceerbare kristallografische experimenten. Vervolgens wordt, meestal in een procedure van één tot twee dagen, een 96-lids CFS-gerichte bibliotheek die wordt geleverd als gedroogde kant-en-klare platen gebruikt om 192 kristallen te weken, die vervolgens afzonderlijk worden geflitst. De laatste diffractie-experimenten kunnen binnen één dag worden uitgevoerd op de robotmontage ondersteunde straallijnen BL14.1 en BL14.2 op de BESSY II elektronenopslagring van de HZB in Berlijn-Adlershof (Duitsland). De verwerking van de kristallografische gegevens, verfijning van de eiwitstructuren en hitidentificatie is snel en grotendeels geautomatiseerd met behulp van gespecialiseerde softwarepijplijnen op dedicated servers, waarvoor weinig gebruikersinvoer nodig is.

Het gebruik van de CFS-workflow bij de HZB maakt routinematige screeningsexperimenten mogelijk. Het vergroot de kans op succesvolle identificatie van fragmenttreffers als uitgangspunten voor de ontwikkeling van krachtigere bindmiddelen, nuttig voor farmacologische of biochemische toepassingen.