Name: microfluidic chips for in situ crystal x-ray diffraction and in situ dynamic light scattering for serial crystallography
Uploaded: 2018-04-24T13:00:00
Duration: 11 min 48 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography at JoVE.com

Bu eser PIF-2015-46 PIER tohum fonu tarafından desteklenen, 05K16GUA ve 05K12GU3 ve Deutsche 'Hamburg merkezi için Ultrafast düşsel-yapısı, dinamiği ve kontrol maddenin atomik ölçekli' mükemmellik kümesi BMBF verir Forschungsgemeinschaft (DFG). Yazarlar için serbest elektron lazer bilim merkezi ile bağlı iş odaklı program fonları aracılığıyla Helmholtz Derneği tarafından finanse edildi. Sinkrotron MX veriler P14 işletilen beamline PETRA III depolama yüzük (DESY, Hamburg, Almanya) EMBL Hamburg tarafından toplanmıştır.

<ol>
	<li>Rasmussen, B. F., Stock, A. M., Ringe, D., Petsko, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystalline+ribonuclease+A+loses+function+below+the+dynamical+transition+at+220+K.">Crystalline ribonuclease A loses function below the dynamical transition at 220 K.</a> Nature. 357 (6377), 423-424 (1992).</li><li>Tilton, R. F. J. R., Dewan, J. C., Petsko, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+temperature+on+protein+structure+and+dynamics:+X-ray+crystallographic+studies+of+the+protein+ribonuclease-A+at+nine+different+temperatures+from+98+to+320+K.">Effects of temperature on protein structure and dynamics: X-ray crystallographic studies of the protein ribonuclease-A at nine different temperatures from 98 to 320 K.</a> Biochemistry. 31 (9), 2469-2481 (1992).</li><li>Fraser, J. S., Clarkson, M. W., Degnan, S. C., Erion, R., Kern, D., Alber, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hidden+alternative+structures+of+proline+isomerase+essential+for+catalysis.">Hidden alternative structures of proline isomerase essential for catalysis.</a> Nature. 462 (7273), 669-673 (2009).</li><li>Juers, D. H., Matthews, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+solvent+transport+in+cryo-annealing+of+macromolecular+crystals.">The role of solvent transport in cryo-annealing of macromolecular crystals.</a> Acta Crystallogr. D. 60 (Pt 3), 412-421 (2004).</li><li>Huang, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+meso+in+situ+serial+X-ray+crystallography+of+soluble+and+membrane+proteins.">In meso in situ serial X-ray crystallography of soluble and membrane proteins.</a> Acta Crystallogr. D. 71 (Pt 6), 1238-1256 (2015).</li><li>Gati, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+structure+of+granulin+determined+from+native+nanocrystalline+granulovirus+using+an+X-ray+free-electron+laser.">Atomic structure of granulin determined from native nanocrystalline granulovirus using an X-ray free-electron laser.</a> P. Natl. Acad. Sci. USA. 114 (9), 2247-2252 (2017).</li><li>Gati, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+crystallography+on+in+vivo+grown+microcrystals+using+synchrotron+radiation.">Serial crystallography on in vivo grown microcrystals using synchrotron radiation.</a> IUCrJ. 1 (Pt 2), 87-94 (2014).</li><li>von Dreele, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multipattern+Rietveld+refinement+of+protein+powder+data.">Multipattern Rietveld refinement of protein powder data.</a> J. Appl. Crystallogr. 40 (1), 133-143 (2007).</li><li>Cherezov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipidic+cubic+phase+technologies+for+membrane+protein+structural+studies.">Lipidic cubic phase technologies for membrane protein structural studies.</a> Curr. Opin. Struct. Biol. 21 (4), 559-566 (2011).</li><li>Gati, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Data processing and analysis in serial crystallography at advanced X-ray sources. , (2015).</li><li>Stellato, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-temperature+macromolecular+serial+crystallography+using+synchrotron+radiation.">Room-temperature macromolecular serial crystallography using synchrotron radiation.</a> IUCrJ. 1 (Pt 4), 204-212 (2014).</li><li>Botha, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-temperature+serial+crystallography+at+synchrotron+X-ray+sources+using+slowly+flowing+free-standing+high-viscosity+microstreams.">Room-temperature serial crystallography at synchrotron X-ray sources using slowly flowing free-standing high-viscosity microstreams.</a> Acta Crystallogr. D. 71 (Pt 2), 387-397 (2015).</li><li>Nogly, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipidic+cubic+phase+serial+millisecond+crystallography+using+synchrotron+radiation.">Lipidic cubic phase serial millisecond crystallography using synchrotron radiation.</a> IUCrJ. 2 (Pt 2), 168-176 (2015).</li><li>Martin-Garcia, J. M., Conrad, C. E., Coe, J., Roy-Chowdhury, S., Fromme, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Serial+femtosecond+crystallography:+A+revolution+in+structural+biology.">Review: Serial femtosecond crystallography: A revolution in structural biology.</a> Arch. Biochem. Biophys. 602, 32-47 (2016).</li><li>White, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CrystFEL:+A+software+suite+for+snapshot+serial+crystallography.">CrystFEL: A software suite for snapshot serial crystallography.</a> J Appl Crystallogr. 45 (2), 335-341 (2012).</li><li>Perry, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+approach+for+protein+structure+determination+at+room+temperature+via+on-chip+anomalous+diffraction.">A microfluidic approach for protein structure determination at room temperature via on-chip anomalous diffraction.</a> Lab Chip. 13 (16), 3183-3187 (2013).</li><li>Schlichting, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+femtosecond+crystallography:+the+first+five+years.">Serial femtosecond crystallography: the first five years.</a> IUCrJ. 2 (Pt 2), 246-255 (2015).</li><li>Sui, S., Perry, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics:+From+crystallization+to+serial+time-resolved+crystallography.">Microfluidics: From crystallization to serial time-resolved crystallography.</a> Struct. Dynam.-US. 4 (3), (2017).</li><li>Ghazal, A., Lafleur, J. P., Mortensen, K., Kutter, J. P., Arleth, L., Jensen, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+X-ray+compatible+microfluidics+for+applications+in+soft+materials+and+life+sciences.">Recent advances in X-ray compatible microfluidics for applications in soft materials and life sciences.</a> Lab Chip. 16 (22), 4263-4295 (2016).</li><li>Heymann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-temperature+serial+crystallography+using+a+kinetically+optimized+microfluidic+device+for+protein+crystallization+and+on-chip+X-ray+diffraction.">Room-temperature serial crystallography using a kinetically optimized microfluidic device for protein crystallization and on-chip X-ray diffraction.</a> IUCrJ. 1 (Pt 5), 349-360 (2014).</li><li>Schubert, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multicrystal+diffraction+data-collection+approach+for+studying+structural+dynamics+with+millisecond+temporal+resolution.">A multicrystal diffraction data-collection approach for studying structural dynamics with millisecond temporal resolution.</a> IUCrJ. 3 (Pt 6), 393-401 (2016).</li><li>Weierstall, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipidic+cubic+phase+injector+facilitates+membrane+protein+serial+femtosecond+crystallography.">Lipidic cubic phase injector facilitates membrane protein serial femtosecond crystallography.</a> Nat. Commun. 5, 3309 (2014).</li><li>Conrad, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+inert+crystal+delivery+medium+for+serial+femtosecond+crystallography.">A novel inert crystal delivery medium for serial femtosecond crystallography.</a> IUCrJ. 2 (Pt 4), 421-430 (2015).</li><li>Cohen, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Goniometer-based+femtosecond+crystallography+with+X-ray+free+electron+lasers.">Goniometer-based femtosecond crystallography with X-ray free electron lasers.</a> P. Natl. Acad. Sci. USA. 111 (48), 17122-17127 (2014).</li><li>Erskine, D., YU, P. Y., Freilich, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Pressure+Visible+Spectroscopy+of+Polyimide+Film.">High-Pressure Visible Spectroscopy of Polyimide Film.</a> J. Polym. Sci. Pol. Lett. 26 (11), 465-468 (1988).</li><li>Tsai, C. -. L., Yen, H. -. J., Chen, W. -. C., Liou, G. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+solution-processable+optically+isotropic+colorless+polyimidothioethers-TiO2+hybrids+with+tunable+refractive+index.">Novel solution-processable optically isotropic colorless polyimidothioethers-TiO2 hybrids with tunable refractive index.</a> J. Mater. Chem. 22 (33), 17236-17244 (2012).</li><li>Destremaut, F., Salmon, J. -. B., Qi, L., Chapel, J. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+with+on-line+dynamic+light+scattering+for+size+measurements.">Microfluidics with on-line dynamic light scattering for size measurements.</a> Lab Chip. 9 (22), 3289-3296 (2009).</li><li>Chastek, T. Q., Iida, K., Amis, E. J., Fasolka, M. J., Beers, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+platform+for+integrated+synthesis+and+dynamic+light+scattering+measurement+of+block+copolymer+micelles.">A microfluidic platform for integrated synthesis and dynamic light scattering measurement of block copolymer micelles.</a> Lab Chip. 8 (6), 950-957 (2008).</li><li>Heymann, M., Fraden, S., Kim, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-Height+Precision+Alignment+With+Selectively+Developed+Alignment+Marks.">Multi-Height Precision Alignment With Selectively Developed Alignment Marks.</a> J. Microelectromech. S. 23 (2), 424-427 (2014).</li><li>Schubert, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliably+distinguishing+protein+nanocrystals+from+amorphous+precipitate+by+means+of+depolarized+dynamic+light+scattering.">Reliably distinguishing protein nanocrystals from amorphous precipitate by means of depolarized dynamic light scattering.</a> J Appl Crystallogr. 48 (5), 1476-1484 (2015).</li><li>Aghvami, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+cyclic+olefin+copolymer+(COC)+microfluidic+devices.">Rapid prototyping of cyclic olefin copolymer (COC) microfluidic devices.</a> Sensor Actuat. B-Chem. 247, 940-949 (2017).</li><li>Walker, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Proteomics Protocols Handbook. , (2005).</li><li>Kabsch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=XDS.">XDS.</a> Acta Crystallogr D. 66 (Pt 2), 125-132 (2010).</li><li>Vagin, A., Teplyakov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+replacement+with+MOLREP.">Molecular replacement with MOLREP.</a> Acta Crystallogr. D. 66 (Pt 1), 22-25 (2010).</li><li>Winn, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+the+CCP4+suite+and+current+developments.">Overview of the CCP4 suite and current developments.</a> Acta Crystallogr. D. 67, 235-242 (2011).</li><li>Murshudov, G. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=REFMAC5+for+the+refinement+of+macromolecular+crystal+structures.">REFMAC5 for the refinement of macromolecular crystal structures.</a> Acta Crystallogr. D. 67 (Pt 4), 355-367 (2011).</li><li>Emsley, P., Lohkamp, B., Scott, W. G., Cowtan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Features+and+development+of+Coot.">Features and development of Coot.</a> Acta Crystallogr. D. 66 (Pt 4), 486-501 (2010).</li><li>Owen, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploiting+fast+detectors+to+enter+a+new+dimension+in+room-temperature+crystallography.">Exploiting fast detectors to enter a new dimension in room-temperature crystallography.</a> Acta Crystallogr. D. 70 (Pt 5), 1248-1256 (2014).</li><li>Kabsch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic-Indexing+of+Rotation+Diffraction+Patterns.">Automatic-Indexing of Rotation Diffraction Patterns.</a> J. Appl. Crystallogr. 21, 67-71 (1988).</li><li>Zarrine-Afsar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystallography+on+a+chip.">Crystallography on a chip.</a> Acta Crystallogr. D. 68 (Pt 3), 321-323 (2012).</li><li>Boukellal, H., Selimovi&#263;, S., Jia, Y., Cristobal, G., Fraden, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple,+robust+storage+of+drops+and+fluids+in+a+microfluidic+device.">Simple, robust storage of drops and fluids in a microfluidic device.</a> Lab Chip. 9 (2), 331-338 (2009).</li><li>Aghvami, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+cyclic+olefin+copolymer+(COC)+microfluidic+devices.">Rapid prototyping of cyclic olefin copolymer (COC) microfluidic devices.</a> Sens. Actuator B Chem. 247, 940-949 (2017).</li><li>Shemesh, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stationary+nanoliter+droplet+array+with+a+substrate+of+choice+for+single+adherent/nonadherent+cell+incubation+and+analysis.">Stationary nanoliter droplet array with a substrate of choice for single adherent/nonadherent cell incubation and analysis.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 111 (31), 11293-11298 (2014).</li><li>Sun, M., Bithi, S. S., Vanapalli, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+static+droplet+arrays+with+tuneable+gradients+in+material+composition.">Microfluidic static droplet arrays with tuneable gradients in material composition.</a> Lab Chip. 11 (23), 3949-3952 (2011).</li><li>Shim, J. -. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+and+measurement+of+the+phase+behavior+of+aqueous+solutions+using+microfluidics.">Control and measurement of the phase behavior of aqueous solutions using microfluidics.</a> J. Am. Chem. Soc. 129 (28), 8825-8835 (2007).</li><li>Schubert, R., Meyer, A., Baitan, D., Dierks, K., Perbandt, M., Betzel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-Time+Observation+of+Protein+Dense+Liquid+Cluster+Evolution+during+Nucleation+in+Protein+Crystallization.">Real-Time Observation of Protein Dense Liquid Cluster Evolution during Nucleation in Protein Crystallization.</a> Cryst. Growth Des. 17 (6), 3579 (2017).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Biz mikrosıvısal cihazlar in situ x-ışını kırınımı için epoksi reçine malzeme ve polimid folyo pencere malzemesi olarak doldurma olarak biçimlenme tarafından imal. Bizim yordamı imalat sürecinin çeşitli adımlar önceki x-ışını çip tasarımları16,21en iyi duruma getirilmiş. Biz pencere kalınlığı azaltmak ve böylece aynı zamanda fabrikasyon hareket hızı ise saçılma arka plan olarak daha az işlem adımları gereklidir. situ kristalizasyon açıklanan protokolünü kullanarak önemli faydaları vardır. Oda sıcaklığında kırınım veri toplama sağlar ve dolayısıyla protein yapısı aktarımında tanıtmaktan riski içeren bazı durumlarda cryo koruma ihtiyacı dışarıda tutar. Kristalleri transferi yerli çevreleri önlenebilir çünkü Ayrıca, kristaller fiziksel stres tabi değildir. Bu işlem ile kristaller onların en yüksek kalitesini korumak ve herhangi bir tedavi olmaz.
Deneyim, protokol içinde en önemli adımlar kristalizasyon işlem kontrol etrafında döner. X-ışını uygun kristalleri uygun boyutları ile elde etmek için parametreler ampirik olarak tanımlanması gerekir ve doğrudan buharı difüzyon deneylerden esir olamaz. Protein ve precipitant özdeş konsantrasyonları kullanılması her zaman kristalleri farklı fiş veya zaman zaman aynı çip içinde farklı Wells neden değil. Bu kristal çekirdekleşme ve büyüme etkileyen tüm faktörler dikkatle, anne içki kompozisyon veya kristalizasyon Kinetik (yoluyla buharlaşma yörünge) gibi incelenmesi gereken gösterir. Daha büyük kristaller daha yüksek çözünürlük için diffract gibi uygun büyük kristaller ideal olarak yetiştirilmektedir. Kristal çekirdekleşme ve büyüme sürecinin DLS ölçümleri ile takip edilebilir. ~ 50 µm içinde lazer odak ayarlama ince kristalizasyon bölmeleri çipin zor olabilir ve dikkatli manuel hizalama gerektirebilir. Öyle ki birden çok kuyu otomatik satın alma programları takip edilebilir 100 µm derin kuyu, lazer otomatik hizalama uygulanabilir ve güvenilir, kullanmaktı.
Sadece düşük bir arka plan dayalı polimid X-ray yongaları üretmek ve biz üç modeli proteinler için yapıları çözerek bu cihazlar oyununa x-ışını kırınım veri toplama uygunluğu göstermek. Daha önce elde çözünürlük, önemli ölçüde daha büyük protein kristalleri ve konvansiyonel röntgen veri toplama ile karşılaştırıldığında yongasında elde edilen en iyi çözünürlük farklıydı. Bu çeşitli faktörler nedeniyle olabilir ve daha fazla kristalizasyon koşulu optimizasyonu daha fazla kırınım geliştirmek. Situ kırınım veri uygulanan kristal ile 30 µm daha küçük boyutları 1.8 Å çözünürlüğe kadar toplamak mümkün. Thaumatin Difraksiyon veri ayrıntılı analizini radyasyon hasarı hakkında kavrayışlar sağlanan. Radikaller için ve komşu kristalleri Difüzyon oluşabilir gibi Genişlet radyasyon hasarı sınırlamak için yalnızca bir tek kristal kompartımanda mikrosıvısal aygıt başına maruz. Veri toplama hızını artırmak için bu gelecekte otomatik.
Kristal Morfoloji nedeniyle, bazı durumlarda tercih edilen bir yönünü ortaya çıkabilir. Bu örneğin thioredoxin veri kümesi kristalleri kuvvetle tercih edilen bir yönüne göre çip windows vardı nerede olduğu. Hatta burada, bir tam kırınım veri toplayabilirsiniz. Eğer kristaller çip tercih edilen bir yönde sergi ve karşılık gelen alan grubundaki de düşük bir simetri varsa, özellikle sonra veri kümesi completeness toplama sırasında yeterli kırınım desenleri baston olmak öyle ki takip edilmelidir toplanan.
Işık kullanarak bağlı bir pompa-sonda yaklaşım reaksiyon zaman zaman çözüldü çalışmalar bu fişleri kullanarak doğrudan mümkündür. COC kullanılabilir ya polimid folyo ışık geçirgenliği pompa lazer için aydınlatılmamıştır ve alternatif olarak, optik polimid temizlemek gerekiyor. Geçerli mikrosıvısal geometrileri kristalleri yetiştirilen sonra deneyler karıştırma substrat için izin vermez. Ancak, biz de böyle her iki kez çözüldü x-ışını kırınımı için tasarımlar karıştırma gibi için yaklaşımlar19saçılma uygun olarak açıklanan X-ray çip imalat Protokolü bekliyoruz.

Bir protein 3D yapısını bilmek onun işlevselliğini anlamak önemlidir. Yakınındaki atomik çözünürlükte yapılar defa en sık x-ışını kristalografisi tarafından elde edilir. Bu teknik protein kristalleri X-ray radyasyon ortaya çıkaran ve ortaya çıkan kırınım desen sonra yapı belirlenmesi ve arıtma için analiz edilir. Geleneksel x-ışını kristalografisi içinde kalma Kryojenik sıcaklıklarda bir tek, ideal olarak büyük, tam kırınım veri kümesi kaydedilir. Bu kristaller ancak, büyümek için önemsiz değildir çoğunlukla ve uygun cryo-koruma koşulları tanımlamak için kendi içinde zorlu olmak ve bazen de sapmalar yerli protein yapısı5neden olabilir.
X-ışını serbest elektron lazer (FEL) ve sinkrotron beamlines son teknolojik gelişmeler daha küçük kristaller yapılardan çözmek için izin, mikro odaklanan yeni beamlines olarak artan x-ışını ışınla parlak ve geliştirilmiş x-ışını dedektörleri oldu mevcut6,7. Genellikle, küçük kristaller daha büyük büyümek ve ücretsiz kristalleri8,9sığınmak daha kolaydır. Ancak, x-ışını radyasyon hasarı büyük kristaller daha hızlı küçük kristaller muzdarip. Bu çünkü büyük bir kristal karşılaştırıldığında, daha yüksek bir x-ışını doz için karşılaştırılabilir çözünürlük diffract için küçük bir kristal hacim içine öngörülen gerekir. Bu nedenle, hatta kriyojenik koruma tam kırınım veri kümesinden tek bir microcrystal kaydetmek için yeterli genellikle değildir.
Bu engeli aşmak için seri kristalografisi toplamak ve tam bir dataset elde etmek için birçok rasgele odaklı microcrystals Difraksiyon desenlerini birleştirme için seçtiğiniz yöntemi haline gelmiştir. İndüklenen kristal hasar toplam X-ray doz yayarak en aza radyasyon kullanılan bir protein yapı kristalleri5,10, yüksek bir dizi üzerinden çözmek için. İçinde bir ' diffract önce yok ' FEL deneme, her kristal, yalnızca femto saniyelik X-ray darbeleri kullanarak bir pozlama için kullanılır. Mikro-odak beamlines üçüncü nesil sinkrotron kaynakları, sırayla bir kaç milisaniye kısa X-ray Etkilenmeler11,12,13,ile14seri kristalografisi gerçekleştirebilirsiniz. Bir kristal salınım veya döndürme veri toplama sırasında, ancak, yalnızca kısmi Bragg yansımaları kaydedilebilir ve bu nedenle zaman-in bin veya daha fazla kırınım desenleri yapı belirlenmesi15için genellikle gereklidir. Bugüne kadar çeşitli bir dizi örnek teslim yöntem son zamanlarda gözden geçirilen14,16,17,18,19seri kristalografisi için geliştirilmiştir. O arasında çeşitli sabit hedef örnek teslim böyle önemli ölçüde daha az kırınım desenleri aynı derecede tam veri kümeleri de daha az tüketen süre sağlayabilir stratejileri başarıyla kristal döndürme sırasında x-ışını Etkilenmeler ile kombine edilmiştir dayalı örnek karşılaştırıldığında klasik seri kristalografisi için hareketsiz görüntüler nerede deneyler7,16,20,21,22,23 kaydedildi. , 24.
Biz mikrosıvısal cihazlar düşük X-ray arka plan ile imal etmek bir iletişim kuralı mevcut. Aygıtlar 5-dak epoksi yapıştırıcı kullanarak yumuşak litografi desenli ve oda sıcaklığında ile durum olarak numune hazırlama x-ışını kurulum doğrudan entegre üzerinden yararına in-situ x-ışını kırınım deneyler için uygundur karıştırma kaynaklı Kinetik18,19izleyin zaman çözülmesi çalışmaları. Mikrosıvısal kanalları ile polimer polimid folyo, kombine düşük X-ray arka plan görüntüleme için izin yaklaşık 16 µm kalınlığında röntgen Windows'da sonuçlanan her iki tarafta kapaklı. Tüm kullanılan malzemeler iyi solvent direnci sağlar. Bu üretim nispeten basit ve ucuz bir yöntemdir. SU-8 ana gofret tedarik sonra tüm üretim dışında bir temiz oda tipik araştırma laboratuarı ortamında tamamlanabilir.
Gonyometre sabit hedef seri kristalografisi tabanlı için bir uygulama örnek olarak tarif biz cips. İlk olarak, sulu bir reaksiyon nanoliter boyutlu damlacıkları seçili bir dizi içine bölünmüş microfluidically kılcal valving kullanmak için tasarım ve imalat konuları ele alınmıştır. Bu yükleme mekanizması kanal ölü biriminden örnek kaybı önler ve bölme kolayca el ile pompaları veya diğer donanım için sıvı çalıştırma kullanmadan yapılabilir. Böyle izole nanoliter boyutlu protein çözüm izlenen in situ denetim protein kristal çekirdekleşme ve büyüme için dinamik ışık saçılma (DL) kullanarak damlaları. Daha önce DLS ölçümleri bir cam slayt25,-26bağlı polydimethylsiloxane (PDMS) yapısının oluşan mikrosıvısal cihazlarda gerçekleştirilebilir kanıtlanmıştır. Polimid katman 550 uzun dalga boyları için yüksek bir iletim olduğundan nm, yaklaşım uzatılabilir X-ray şeffaf cips de, ölçümler bir uygun lazer dalga boyu27,28kullanırken. DLS sonuçlarına göre ilk çekirdekleşme görülebilir ve daha fazla damlacık buharlaşma daha az ama daha büyük protein kristalleri elde etmek için durdu.
Yeterli kristalleri yetiştirilen sonra tam x-ışını kırınım veri kümeleri sonra oda sıcaklığında gonyometre dayalı sabit in situ hedef seri x-ışını kristalografisi kullanarak toplanabilir. Kırınım veri kümeleri protein kristal yapısı çözmek için yazılım araçları ve özel komut dosyaları kullanılarak işlenir. Bu teknik genellikle cryo-koruma geleneksel kristalografisi deneylerde kullanılan sırasında indüklenen eserler önler.
Biz hakkında kullanarak çözüldü üç protein hedef yapıları karşılaştırmak 10-20 µm küçük kristaller yongasında daha sonra 2 Å çözünürlük için büyüdü. Crystallizing ve in situ, kauçuk ve dolayısıyla mekanik diffracting bozuklukları kırılgan kristallerinin simge durumuna küçültülmüş. Bu iletişim kuralı hangi diffract protein kristalleri için yüksek çözünürlüklü yanı sıra düşük çözünürlük (1.7 Å 3.0 Å) uygulanabilir. Olarak hemen hemen her kristal kırınımı için kullanılabilir, bu yapım bir çok verimli kristal Teslimat yöntemi küçük örnek harcanıyor.
Bu iletişim kuralı, in situ protein kristalizasyon ve kırınım veri toplama için x-ışını şeffaf mikrosıvısal çip hazırlamak ayrıntılı bir rehber sağlar. Prosedürü dikkatle laboratuarda gelişmiş ekipman gerekmeden mikrosıvısal hassas faydalanmak için tasarlanmıştır. Ayrıca, veri toplama sinkrotron beamline adlı bir özel gonyometre veya nemlendirici sonuçlar üreten kolaylaştırmak için gerek kalmadan sigara-uzmanlar tarafından gerçekleştirilebilir. Sunulan teknik cryo-koruma veya kristal işleyerek seri milisaniyelik kristalografisi veri toplama en az radyasyon hasarı tutarken ve stres için kristalleri büyüme sonra tanıtımı olmadan oda sıcaklığında için uygulanabilir. Bu nedenle, açıklanan yöntemi herhangi bir protein kristalizasyon proje için uygundur.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>SU-8 3000 Series</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td>SU-8 3000</td>
			<td>Photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PGMEA</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>484431</td>
			<td>Developer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy glue</td>
			<td>UHU</td>
			<td>Plus Schnellfest 5 min</td>
			<td>Epoxy glue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td>Silicone</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kapton foil</td>
			<td>Dupont/ American Durafilm</td>
			<td>HN grade, gauge 30 (7.5 &#956;m)</td>
			<td>polyimide foil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>APTS</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>440140</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GPTS</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>440167</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytop CTX-109AE</td>
			<td>Asahi Glass Co. Ltd</td>
			<td>Cytop CTX-109AE</td>
			<td>Cytop fluoropolymer coating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CT-Solv 100E</td>
			<td>Asahi Glass Co. Ltd</td>
			<td>CT-Solv 100E</td>
			<td>Cytop fluoro-solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HFE-7500</td>
			<td>3M</td>
			<td>Novec 7500</td>
			<td>Fluorinated oil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoCAD</td>
			<td>AutoDesk Inc.</td>
			<td>AutoCAD</td>
			<td>CAD Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopsy Punch</td>
			<td>Harris</td>
			<td>Uni-core 0.75 mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photo mask</td>
			<td>JD Photo Data</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 inch wafer</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td></td>
			<td>Silicon wafer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask aligner</td>
			<td>S&#220;SS MicroTec</td>
			<td>MJB4</td>
			<td>Mask aligner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS mixer</td>
			<td>Thinky</td>
			<td>ARE-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma machine</td>
			<td>Diener electronic</td>
			<td>Zepto</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thaumatin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T7638</td>
			<td>Protein</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose Isomerase</td>
			<td>Hamton Research</td>
			<td>HR7-102</td>
			<td>Protein</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bis-Tris</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>B9754</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Tartrate</td>
			<td>Merck</td>
			<td>106664</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-HCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>10812846001</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>6763.2</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>208337</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Sulfate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A4418</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E6758</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1064060250</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEG1500</td>
			<td>Molecular Dimensions</td>
			<td>MD2-100-6</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPG buffer</td>
			<td>Jena Bioscience</td>
			<td>CSS-389</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpectroLight600</td>
			<td>XtalConcepts</td>
			<td></td>
			<td>DLS Instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanodrop</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zentrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultimaker2</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td></td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form2</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td></td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amicon Filter</td>
			<td>Sartorius Stedim</td>
			<td></td>
			<td>0.2 &#181;m filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Adtech Polymer Engineering Ltd</td>
			<td>Bioblock/05</td>
			<td>PTFE tubing 0.3 mm Inner Diameter x 0.76 mm Outer Diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes&#160;</td>
			<td>BD</td>
			<td>309628</td>
			<td>1ml Luer-Lock Tip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle&#160;</td>
			<td>Terumo Agani Needle</td>
			<td>AN*2716R1</td>
			<td>27Gx5/8&#34;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic chips for in situ crystal x-ray diffraction and in situ dynamic light scattering for serial crystallography

Bu iletişim kuralı imalatı mikrosıvısal aygıtları sabit hedef seri kristalografisi gonyometre tabanlı için en iyi duruma getirilmiş düşük X-ray arka plan ile açıklar. Aygıtlar epoksi yapıştırıcı kullanarak yumuşak litografi desenli ve in situ x-ışını kırınım deneyler oda sıcaklığında için uygundur. Örnek wells kırınım veri toplama düşük X-ray arka plan ile izin polimer polimid folyo windows ile her iki tarafta kapaklı. Bu uydurma basit ve ucuz bir yöntemdir. SU-8 ana gofret tedarik sonra tüm üretim dışında bir temiz oda tipik araştırma laboratuarı ortamında tamamlanabilir. Yonga tasarım ve üretim protokolü kullanmak valving kapiller microfluidically sulu bir reaksiyon tanımlanmış nanoliter boyutlu damlacıkları içine bölmek için. Bu yükleme mekanizması kanal ölü biriminden örnek kaybı önler ve kolayca el ile pompaları veya diğer donanım için sıvı çalıştırma kullanmadan yapılabilir. Protein çözüm nasıl izole boyutlu nanoliter damla denetim protein kristal çekirdekleşme ve büyüme için dinamik ışık tarafından izlenen situ saçılma açıklar. Uygun kristalleri yetiştirilen sonra tam x-ışını kırınım veri kümeleri gonyometre dayalı sabit in situ hedef seri x-ışını kristalografisi oda sıcaklığında kullanarak toplanabilir. İletişim kuralı çözmek ve protein kristal yapısı rafine bir yazılım araç paketi kullanarak kırınım veri kümelerini işlemek üzere özel komut dosyaları sağlar. Bu yaklaşım muhtemelen cryo-koruma veya el ile kristal geleneksel kristalografisi deneylerde işleme sırasında indüklenen eserler önler. Biz mevcut ve ile boyutlar-in yaklaşık 10-20 µm yongasında yetiştirilen küçük kristalleri kullanarak çözüldü üç protein yapıları karşılaştırabilirsiniz. Crystallizing ve in situ, kauçuk ve dolayısıyla mekanik diffracting bozuklukları kırılgan kristallerinin simge durumuna küçültülmüş. Protokol nasıl bir özel X-ray şeffaf mikrosıvısal çip in situ seri kristalografisi için uygun imal etmek ayrıntılı. Hemen hemen her kristal kırınım veri toplamak için kullanılan bu mikrosıvısal çip çok verimli kristal teslim yöntem şunlardır.

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography at JoVE.com

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

Bu protokolü nasıl imal ve mikrosıvısal cihazlar x-ışını kırınım veri toplama oda sıcaklığında için ayrıntılı olarak anlatılmaktadır. Ayrıca, protein kristalizasyon tarafından dinamik ışık saçılma izlemek açıklar ve nasıl işlemek ve analiz kırınım veri elde.

Mikrosıvısal çip Situ Crystal x-ışını kırınım ve in Situ dinamik ışık saçılma seri kristalografisi için için

This protocol describes fabricating microfluidic devices with low X-ray background optimized for goniometer based fixed target serial crystallography. The ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

Preparing Adherent Cells for X-ray Fluorescence Imaging by Chemical Fixation

Kimyasal Fiksasyon X-ışını Floresans Görüntüleme Değme Hücreleri hazırlanması

X-ray fluorescence imaging allows us to non-destructively measure the spatial distribution and concentration of multiple elements simultaneously over ...

X-ray Powder Diffraction in Conservation Science: Towards Routine Crystal Structure Determination of Corrosion Products on Heritage Art Objects

Koruma Bilimi X-ışını Toz Kırınım: Miras Sanat Objects Korozyon Ürünleri Rutin Kristal Yapı Tayini Doğru

The crystal structure determination and refinement process of corrosion products on historic art objects using laboratory high-resolution X-ray powder ...

High Pressure Single Crystal Diffraction at PX^2

Yüksek Basınçlı PX de Tek Kristal Kırınımı ^ 2

In this report we describe detailed procedures for carrying out single crystal X-ray diffraction experiments with a diamond anvil cell (DAC) at the ...

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

Dinamik ışık saçılımı Mikroskopi Bulanık Çözümleri Tane Büyüklüğü Dağılımının Ölçümü

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

Quantifying X-Ray Fluorescence Data Using MAPS

HARİTALAR kullanarak x-ışını Floresans veri miktarının

The quantification of X-ray fluorescence (XRF) microscopy maps by fitting the raw spectra to a known standard is crucial for evaluating chemical ...

DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering

DNA Manyetik Parçacık dinamik ve elektroforetik ışık saçılma göre analiz bağlama

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the ...

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

Hızlı Nanoprobe sinyal geliştirme içinde in Situ altın nanoparçacık sentezi tarafından

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity ...

Elemental-sensitive Detection of the Chemistry in Batteries through Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Resonant Inelastic X-ray Scattering

Pil ile yumuşak x-ışını soğurma spektroskopisi ve rezonans esnek olmayan x-ışını saçılması kimyada Elemental duyarlı tespiti

Energy storage has become more and more a limiting factor of today's sustainable energy applications, including electric vehicles and green electric grid ...

Improving High Viscosity Extrusion of Microcrystals for Time-resolved Serial Femtosecond Crystallography at X-ray Lasers

Microcrystals yüksek viskozite ekstrüzyon için zaman karar vermek seri halinde Femtosecond kristalografisi x-ışını lazerleri iyileştirilmesi

High-viscosity micro-extrusion injectors have dramatically reduced sample consumption in serial femtosecond crystallographic experiments (SFX) at X-ray ...

Application of Voltage in Dynamic Light Scattering Particle Size Analysis

Dinamik Işık Saçılma Parçacık Boyut Analizinde Gerilim Uygulaması

Dynamic light scattering (DLS) is a common method for characterizing the size distribution of polymers, proteins, and other nano- and microparticles. ...