Biomolecular solution X-ray scattering at n2STAR beamline

Abstract

Small angle X-ray Scattering (SAXS) is a method for determining basic structural characteristics such as the size, shape, and surface of particles. SAXS data can be used to generate low resolution models of biomolecules faster than any other conventional experimental structural biology tool. SAXS data is mostly collected in synchrotron facilities to obtain the best scattering data possible however home source SAXS devices can also generate valuable data when properly optimized. Here, we examined sample data collection and optimization at home source SAXS beamline in terms of the concentration, purity, and duration of data acquisition. We validated that high concentration, monodisperse and ultra pure protein samples obtained by size exclusion chromatography are necessary for generating viable SAXS data using a home source beamline. At least one hour is required to generate a feasible model from SAXS data, although longer data collection times do not always translate to higher resolutions. We show that with small optimizations during data collection and analysis SAXS can characterize properties such as oligomerization, molecular mass, and overall shape of particles in solution under physiological conditions. / Öz: Küçük açılı X-ışını Saçılımı (SAXS), parçacıkların boyutu, şekli ve yüzeyi gibi temel yapısal özellikleri belirlemek için kullanılan bir yöntemdir. SAXS verisi ile diğer geleneksel deneysel yapısal biyoloji araçlarından daha hızlı düşük çözünürlüklü biyomolekül modelleri hesaplanabilir. SAXS verileri, mümkün olan en iyi saçılma verilerini elde etmek için çoğunlukla senkrotron tesislerinde toplanır, ancak yerel kaynaklı SAXS cihazları da uygun şekilde optimize edildiğinde değerli veriler üretebilir. Burada, yerel kaynaklı SAXS ışın hattında numune veri toplama ve optimizasyonunu konsantrasyon, saflık ve veri toplama süresi açısından inceledik. Boyut dışlama kromatografisiyle elde edilen yüksek konsantrasyonlu, monodispers ve ultra saf protein numunelerinin, ev kaynaklı laboratuvar tipi ışın hattı kullanılarak uygulanabilir SAXS verilerinin üretilmesi için gerekli olduğunu doğruladık. Daha uzun veri toplama süresi her zaman daha yüksek çözünürlükler üretmez, ancak SAXS verilerinden uygun bir model oluşturmak için en az bir saat gereklidir. Ayrıca, hem veri toplama sırasında hem de daha sonra veri analizi sırasında küçük optimizasyonlarla SAXS, fizyolojik koşullar altında oligomerizasyon, moleküler kütle ve çözeltideki parçacıkların genel şekli gibi özellikleri belirleyebilir.