基于同步辐射的串行晶体学实验技术研究
陈建樵
学位类型硕士
导师何建华
2017
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词串行晶体学 同步辐射 静电纺丝 室温数据采集 蛋白质微小晶体
摘要同步辐射X射线衍射是当前蛋白质三维结构测定的最主要方法,可高效获取蛋白质晶体的高质量衍射数据。然而高亮度同步辐射对蛋白质晶体会产生辐射损伤,导致其结构信息减弱和改变。虽然晶体低温冷冻技术可以降低高强度的X射线光束对蛋白质晶体的损伤程度,但面对于微小晶体而言,辐射损伤问题更为突出。此外,低温冷冻技术也可能会导致一些精细结构信息丢失。这是目前传统的同步辐射晶体学所面临的问题。近年来,串行晶体学作为一种解析蛋白质晶体结构的新方法,其拥有室温采集,辐射损伤低,时间分辨等优势而得到广泛关注,而它的快速发展得益于自由电子激光的出现,探测器技术的发展,上样方式的创新以及数据处理方法的突破。基于自由电子激光的串行飞秒晶体学首次成功地在室温条件下获取蛋白质微小晶体的无损伤衍射数据,并解析了其高分辨结构,这促使着同步辐射串行晶体学研究开始蓬勃发展。为了充分发挥同步辐射已有的丰富实验资源和特点,解决同步辐射晶体学在微小晶体解析上的发展瓶颈,研究人员开始引入串行晶体学的方法开展相关研究,采用不同的上样方式证明了同步辐射串行晶体学的可行性,不仅解决室温下微小晶体的辐射损伤限制,同时具有微秒时间尺度上开展结构生物动态学研究的潜力。因此,本文为发挥上海光源BL17U1生物大分子线站的平台优势,在国内首次进行同步辐射串行晶体学上样技术的理论及实验研究,主要采取静电纺丝上样技术输运微小晶体,通过电压和流量的调控获得稳定的微小射流,并结合同轴静电纺丝和真空技术,搭配合适的子液缓解真空下样品喷射过程中结冰凝结的现象,延长了实验时间且避免了样品带电的潜在问题,解决了其在同步辐射上的实际应用;同时采用该方法采集了溶菌酶微小晶体的衍射数据,并对大量原始衍射图做初步的前处理以筛选有效命中的图像,探讨了同步辐射串行晶体学在微秒时间尺度上的发展潜力;然而受制于探测器性能和光强密度等硬件原因,目前不能较好地匹配静电纺丝较快的流速,导致其采集效率和数据信噪比较低,不适合做进一步的结构解析,但实验证明了其在同步辐射上应用的可行性,为未来同步辐射线站技术的升级改造提供了有价值的参考。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/27502
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
陈建樵. 基于同步辐射的串行晶体学实验技术研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2017.
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