研究论文\(第5em段)

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应用
结晶学
国际标准编号:1600-5767

通过HPLC-SAXS数据处理在UltraScan解决方案建模器(美国-索马里)增强型SAS模块

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美国德克萨斯州圣安东尼奥市德克萨斯大学健康科学中心生物化学系,邮编:78229-3900,b条Beamline SWING、Synchrotron SOLEIL、L'Orme des Merisiers、BP48、Saint-Aubin、Gif sur Yvette、法国,cBiopolimeri e Proteomica,IRCCS AOU San Martino-IST,意大利Genova国家癌症研究所,d日美国北卡罗来纳大学教堂山分校病理学和实验医学系,e(电子)法国奥赛,CNRS UMR 8619,UPS 11,Moléculaire et Cellulaire生物物理研究所(f)法国奥赛430巴蒂门特巴黎大学南11号
*通信电子邮件:emre@biochem.uthscsa.edu,mattia.rocco@istge.it

(2013年6月24日收到; 2013年10月9日接受; 2013年11月15日在线)

纤维蛋白原是一种大的异质性聚集/降解倾向蛋白,在血液中发挥核心作用凝结以及相关的病理学,其结构尚未完全解决。当使用尺寸排除高效液相色谱/小角度X射线散射(HPLC-SAXS)分析高分子量组分时,几个复合峰很明显,并且由于纤维蛋白原的粘性,分析因严重的毛细管污染而变得复杂。作为UltraScan解决方案建模器(美国-索马里;https://somo.uthscsa.edu/),一个具有高级图形用户界面的开源实用程序套件,其初始目标是生物大分子的流体动力学建模,并应用于该问题。它们包括校正因SAXS毛细管壁上物质积累引起的基线漂移,以及非基线重溶HPLC-SAXS洗脱峰的高斯分解。因此,有可能在纤维蛋白原主单体峰下分解至少两种物质的共洗脱,这可能是由柱内降解引起的,而在低聚物峰下分解另外两种物质。所有物种的总回转半径和横截面半径、分子质量和质量/长度比都是使用美国-索马里SAS模块。因此,单体物种与线性和侧向低聚物之间的差异得到了识别和合理化。这个新的美国-索马里版本还包含了一些计算和图形工具,实现了一些功能,例如对特定区域的残基进行映射P(P)(第页),以及一个用于比较初级(q个)与q相比从原子级结构或珠子模型计算的模型曲线数据。它在涉及流体力学、溶液散射和晶体学/核磁共振数据的多分辨率研究中应该会有很大帮助。

1.简介

分子医学和个性化治疗的进展取决于生物大分子之间相互作用的识别以及对其结构-功能关系的理解。结构基因组学项目(例如。白肋烟等。, 1999【Burley,S.K.,Almo,S.C.,Bonanno,J.B.,Capel,M.,Chance,M.R.,Gaasterland,T.,Lin,D.,Sali,A.,Studier,F.W.&Swaminathan,S.(1999),《国家遗传学》第23期,第151-157页。】; 托德等。, 2005【托德·A.E.、马斯登·R.L.、桑顿·J.M.和奥伦戈·C.A.(2005),《分子生物学杂志》,第348期,第1235-1260页。】; 另请参阅Smith等。, 2007[Smith,J.D.、Clayton,D.A.、Fields,S.、Hellinga,H.W.、Kuriyan,J.、Levitt,M.、Peishoff,C.E.、Rosen,M.和Taylor,S.(2007)。蛋白质结构倡议评估小组的报告,https://www.nigms.nih.gov/News/Reports/PSIAssessmentPanel2007.htm。])正在产生新的更精细的三维结构,从孤立的结构域到整个蛋白质,核酸类以及它们的复合体。然而,仅用当前的高分辨率方法(X射线晶体学/NMR)不太可能获得每种相关结构及其与其许多伙伴的配合物的详尽列表。中分辨率技术已经发展成为对高分辨率数据的补充,如低温电子显微镜(van Heel等。, 2000【Heel,M.van,Gowen,B.,Matadeen,R.,Orlova,E.V.,Finn,R..,Pape,T.,Cohen,D.,Stark,H.,Schmidt,R.、Schatz,M.和Patwardhan,A.(2000),《生物物理学评论》33,307-369。】),电子断层扫描(McEwen&Marko,2001【McEwen,B.F.&Marko,M.(2001),《组织化学杂志》,《细胞化学》,第49期,第553-564页。】)和小角度X射线/中子散射(Svergun&Koch,2003[Svergun,D.I.&Koch,M.H.J.(2003),《公共工程物理》第66期,第1735-1782页。]),都能够提供分辨率为~10–20Å的三维包络。从组件的原子结构开始,典型的任务是将它们正确地放置在信封中(Wriggers等。, 1999【Wriggers,W.、Milligan,R.A.和McCammon,J.A.(1999),《结构生物学杂志》,第125期,第185-195期。】; 祖雷等。, 2006[Suhre,K.,Navaza,J.&Sanejouand,Y.-H.(2006),《结晶学报》D62,1098-1100。]; 顶部(Topf)等。, 2008[Topf,M.,Lasker,K.,Webb,B.,Wolfson,H.,Chiu,W.&Sali,A.(2008).结构,16,295-307.])或优化它们的排列以适应实验散射数据(Petoukhov&Svergun,2005【Petoukhov,M.V.和Svergun,D.I.(2005),《生物物理杂志》第89期,第1237-1250页。】). 较低分辨率的构象和水动力参数,例如回转半径(R(右)),翻译扩散系数(D类t吨),的沉降系数(),旋转相关时间(τc)和特性粘度([η]),可以通过比较实验和计算参数并选择最佳匹配模型来进一步完善模型(Byron,2000【Byron,O.(2000),《酶学方法》,321278-304。】). 在中分辨率技术中,那些利用X射线(SAXS)或中子(SANS)的小角度散射的技术具有明显的优势,可以在近生理条件下对样品进行检测,尽管它们只提供集合平均数据,因此通常需要大量建模才能正确解释(Mertens&Svergun,2010【Mertens,H.D.&Svergun,D.I.(2010),《结构生物学杂志》172128-141。】; 普特南等。, 2007【Putnam,C.D.、Hammel,M.、Hura,G.L.和Tainer,J.A.(2007)。《生物物理学评论》第40期,191-285页。】). 一套流行的计算机程序涵盖了SAXS和SANS从数据简化到建模的各个方面ATSAS公司套房由德国汉堡EMBL的Svergun集团开发(见Petoukhov等。, 2012[Petoukhov,M.V.、Franke,D.、Shkumatov,A.V.、Tria,G.、Kikhney,A.G.、Gajda,M.、Gorba,C.、Mertens,H.D.T.、Konarev,P.V.和Svergun,D.I.(2012)。《应用结晶》第45卷,第342-350页。];https://www.embl-hamburg.de/biosaxs/software.html). 然而,SAS领域正在经历快速发展,例如高性能的可用性液相色谱法(HPLC)-SAXS设置(例如。马修等。, 2004【Mathew,E.、Mirza,A.和Menhart,N.(2004),《同步加速器辐射》第11期,第314-318页。】; 由Pérez&Nishino审查,2012年【Pérez,J.&Nishino,Y.(2012),《当前手术结构生物学》,第22期,第670-678页。】),要求实施额外的分析和建模工具。

纤维蛋白原(FG)是一种非常细长的杆状物(L(左)≃ 460 Å,d日≃50μl)高分子量(~338000)蛋白质,在血液中起中心作用凝结系统(参见Weisel,2005【Weisel,J.W.(2005),高级蛋白质化学70,247-299。】)与血栓形成和癌症等多种病理学相关(Blombäck,1996【Blombäck,B.(1996),《权力机构决议》第83号,第1-75页。】; Boccacio&Medico,2006年【Boccaccio,C.&Medico,E.(2006)。细胞。分子生命科学。63,1024-1027。】). 它由两对链组成,每对链由三条不同的链组成,Aα,Bβγ其N末端构成中心球状结构域。两对对称的三螺旋线圈离开中心区域,将其连接到两个外部球状区域,每个区域都包含B的C末端βγ链条(参见Weisel,2005【Weisel,J.W.(2005),高级蛋白质化学70,247-299。】). A的~400 C末端残基α链条(α相反,C结构域)很可能大部分是无序的,并且由于对蛋白水解裂解非常敏感,它们是循环FG异质性的主要来源(Mossesson,1983)[Mossson,M.W.(1983),《纤维蛋白原和纤维蛋白的分子生物学:纤维蛋白异质性》,M.W.Mosesson&R.F.Doolittle编辑,第97-113页。纽约:纽约科学院年鉴。]). FG三维结构仅为部分已知(参见Kollman等。, 2009[Kollman,J.M.,Pandi,L.,Sawaya,M.R.,Riley,M.&Doolittle,R.F.(2009).生物化学,48,3877-3886.]以及其中的参考),尤其是αC域是一个备受争议的话题(例如。等。, 2001[Yang,Z.,Kollman,J.M.,Pandi,L.&Doolittle,R.F.(2001).生物化学,40,12515-12523.]; 利特维诺夫等。, 2007[Litvinov,R.I.,Yakovlev,S.,Tsurupa,G.,Gorkun,O.V.,Medved,L.&Weisel,J.W.(2007).生物化学,46,9133-9142.]; 楚鲁帕等。, 2009【Tsurupa,G.、Hantgan,R.R.、Burton,R.A.、Pechik,I.、Tjandra,N.和Medved,L.(2009)。生物化学,48,12191-12201。】). 作为正在进行的研究的一部分,该研究旨在描述几乎完整的FG和αC无域物种(见Cardinali等。, 2010【Cardinali,B.,Profumo,A.,Aprile,A.,Byron,O.,Morris,G.,Harding,S.E.,Stafford,W.F.&Rocco,M.(2010),《生物化学与生物物理学》,第493、157-168页。】; 雷纳尔等。, 2013【Raynal,B.,Cardinali,B.,Grimbergen,J.,Profumo,A.,Lord,S.T.,England,P.&Rocco,M.(2013),《权力研究》第132卷第48-e53页。】)以及它们的共价和非共价加合物,我们对人血浆高分子量FG部分(hpHMW-FG)进行了大小排除(SE)HPLC-SAXS研究。该材料存在严重的聚集问题,SE-HPLC-SAXS分析显示非基线重溶低聚物峰和分裂的非对称主峰。

由于需要正确分析SE-HPLC-SAXS hpHMW-FG数据,我们在UltraScan解决方案建模器(美国-索马里;https://somo.uthscsa.edu/),一套在图形用户界面(GUI)下的开源计算机程序,最初是为了从生物大分子的三维原子结构开始计算其构象和流体动力学参数而开发的(Brookes,Demeler,Rosano&Rocco,2010【Brookes,E.、Demeler,B.和Rocco,M.(2010),《大分子生物合成》,第10期,第746-753页。】).美国-索马里的流体动力学建模基于Rocco和Byron实验室开发的精确方法,保留了原始生物大分子中的原子和用于表示它的低分辨率珠子之间的对应关系(Byron,1997[拜伦·O(1997),《生物物理学杂志》第72卷,第408-415页。]; Rai公司等。, 2005[Rai,N.,Nöllmann,M.,Spotorno,B.,Tassara,G.,Byron,O.&Rocco,M.(2005).结构,13723-734.]). 新的SAS工具是从我们之前报道的一个小的初始核心发展而来的(Brookes,Demeler&Rocco,2010)【Brookes,E.,Demeler,B.,Rosano,C.&Rocco,M.(2010),《欧洲生物物理杂志》39,423-435。】)提供了一个与现有流体动力学工具集成的框架。在数据分析方面,突出的是一个用于将HPLC-SAXS散射强度转换为散射矢量函数的模块[(q个)与q相比]数据帧转换为散射强度,作为洗脱帧/时间的函数[(t吨)与t相比]在每个散射矢量幅度q个(q个= 4πθ/λ,带2θ散射角和λ入射辐射波长)。这允许对HPLC-SAXS数据进行高斯分解,解析未基线分离的峰值(通常首先显示在浓度剖面级别),然后返回生成(q个)与q相比每个分解峰值的数据帧。鉴于SAXS对多分散性的敏感性,这一点尤为重要;据我们所知,诸如峰值拟合(Systat Software,美国加利福尼亚州圣何塞;https://www.sigmaplot.com),虽然提供了非常高级的功能,但不提供正确分析数百个(t吨)与t相比`HPLC-SAXS实验得出的色谱图。单值分解(SVD)方法(例如。威廉姆森等。, 2008【Williamson,T.E.,Craig,B.A.,Kondrashkina,E.,Bailey Kellogg,C.和Friedman,A.M.(2008)。生物物理杂志944906-4923。】; 劳森等。, 1995[Lawson,C.L.&Hanson,R.J.(1995)。解决最小二乘问题。费城:SIAM。]; 紫菀等。, 2005[Aster,R.C.,Brochers,B.&Thurber,C.H.(2005)。参数估计和逆问题。伯灵顿,圣地亚哥,伦敦:爱思唯尔学术出版社。])也可以应用于(q个)与q相比数据集,作为正确初始化用于(t吨)与t相比峰分解。此外,基线漂移的数据集存在问题,这可能是由于持续流动期间SAXS毛细管壁上的物质积累引起的色谱法,可以通过在帧/时域中定义和减去基线来进行适当的校正。整体、横截面和横向的半自动外推程序z(z)-平均回转半径〈R(右)2z(z), 〈R(右)c2z(z)和〈R(右)t吨2z(z)、和重量平均零散射角强度〈(0)〉w个, 〈c(0)〉w个和〈t吨(0)〉w个,因此分子量〈M(M)w个,质量/长度比〈M(M)/L(左)w个/z(z)和质量/面积比M(M)/A类w个/z(z)可从吉尼亚地块获得。本研究中未使用,但在美国-索马里§[链接]3.1条。

HPLC-SAXS美国-索马里首先利用SE-HPLC-SAXS数据对模块进行测试,该数据采集于含有大量三聚体和二聚体物种的粗牛血清白蛋白样品上,用于验证SE柱的性能,然后应用于hpHMW-FG数据。在这两种情况下,均采用基线校正和高斯分解。特别是,分析使我们能够区分hpHMW-FG低聚物峰中的并排聚集体和线性聚集体,并将主峰的两个组分描述为具有几乎相同的构象,但可能因存在/不存在αC域。

2.材料和方法

2.1. HPLC-轴

所有化学品均为Merck的试剂级化学品(VWR International,Milan,Italy;https://www.merckmillipore.com/)除非另有说明,否则所有溶液的制备均使用双蒸馏水或MilliQ水。对于HPLC-SAXS,使用的缓冲液为TBS[Tris缓冲盐水;三(羟甲基)氨基甲烷50 mM(M),氯化钠104米M(M),抑肽酶每毫升10个激肽释放酶抑制剂单位(KIU),pH 7.4]。抑肽酶和牛血清白蛋白(BSA;>10岁的科恩组分V样本)来自西格玛-奥尔德里奇(美国密苏里州圣路易斯;https://www.sigmaaldrich.com/sigma-aldrich/home.html). 浓缩在全长材料中的人血浆FG部分(hpHMW-FG)被纯化,并如前所述进行表征(Cardinali等。, 2010【Cardinali,B.,Profumo,A.,Aprile,A.,Byron,O.,Morris,G.,Harding,S.E.,Stafford,W.F.&Rocco,M.(2010),《生物化学与生物物理学》,第493、157-168页。】). 在两个7.8×300mm填充羟基化聚甲基丙烯酸酯颗粒(TSK G4000PW)的柱上进行SE-HPLC特大号、10µm尺寸、500μm孔径和G3000PW特大号,6µm大小,200μm孔径,Tosoh Bioscience,日本东京;https://www.tosohbioscience.com/)串联连接,由填充G3000PW树脂(Tosoh)的6×40 mm保护柱进行保护。同步加速器SOLEIL的SWING光束线安捷伦色谱系统(David&Pérez,2009)【David,G.&Pérez,J.(2009),《应用结晶》第42卷,第892-900页。】)在0.35 ml min下操作−1流速。将色谱柱和SAXS流动池保持在293.2±0.1 K。将BSA溶解在9 mg ml−1在TBS中,以12000 r min的速度进行中心过滤−1然后将超过0.22µm的醋酸纤维素过滤器(Costar Spin-X,Sigma–Aldrich)和60µl(两次重复)注入SE柱中。hpHMW-FG浓度为17.3 mg ml−1在TBS中,离心过滤后,将20或50µl注入SE柱中。SAXS数据(λ=1.03º),在~4 m样品-探测器距离处收集q个范围为0.0023–0.2750Å−1,归一化为传输光束的强度,使用本地专用程序在SWING光束线上减去背景狐步舞,并使用水在美国-索马里SAS模块。消光系数(E类280)和部分特定卷([{\上划线v_2}])计算方法为宣传片(斯波托诺等。, 1997[Spotorno,B.,Piccinini,L.,Tassara,G.,Ruggiero,C.,Nardini,M.,Molina,F.&Rocco,M.(1997).《欧洲生物物理杂志》25,373-384.]). 对于BSA,E类280=0.65毫升毫克−1厘米−1[{\上划线v_2}]=0.733毫升克−1对于注射的hpHMW-FG样品,计算值时考虑了固有的多分散性(Raynal等。, 2013【Raynal,B.,Cardinali,B.,Grimbergen,J.,Profumo,A.,Lord,S.T.,England,P.&Rocco,M.(2013),《权力研究》第132卷第48-e53页。】)、和是E类280=1.55毫升毫克−1厘米−1[{\上划线v_2}]=0.715毫升克−1.聚丙烯酰胺凝胶样品分析电泳如前所述,在不含或含尿素的十二烷基硫酸钠(SDS)存在下进行(PAGE)和western印迹,然后进行密度测定(Cardinali等。, 2010【Cardinali,B.,Profumo,A.,Aprile,A.,Byron,O.,Morris,G.,Harding,S.E.,Stafford,W.F.&Rocco,M.(2010),《生物化学与生物物理学》,第493、157-168页。】).

2.2. 软件实施

这个美国-索马里已经描述了技术规范(Brookes、Demeler、Rosano和Rocco,2010【Brookes,E.、Demeler,B.和Rocco,M.(2010),《大分子生物合成》,第10期,第746-753页。】, 2012【Brookes,E.、Singh,R.、Pierce,M.、Marru,S.、Demeler,B.和Rocco,M.(2012)。XSEDE’12。极限科学与工程发现环境第一届会议论文集:从极限到校园的桥梁。纽约:ACM。doi:10.1145/2335755.2335839。]). 当前软件是用C类++利用Qt(数量)(https://qt-project.org/). 该代码是多平台的,具有可用于Linux、Mac OSX和Windows的二进制文件。源代码可用通过一个wiki集成的subversion存储库,可以从主美国-索马里网页。目前的用户群包括全球约700名注册的个人研究人员和56个注册的实验室。

三。美国-索马里SAS模块

3.1. 主面板

的新GUI美国-索马里SAS模块如图1所示[链接](). 它分为两半,上半部分用于往复空间操作,下半部分用于实际空间操作。在往复空间操作中,(q个)与q相比SAXS和SANS曲线可以根据原子级结构计算,也可以通过显式水合作用计算(应外部提供;参见例如。普瓦特万等。, 2011【Poitevin,F.、Orland,H.、Doniach,S.、Koehl,P.和Delarue,M.(2011)。核酸研究39,W184-W189。】)使用德拜方程(Glatter&Kratky,1982[Glatter,O.和Kratky,O.(1982)。小角度X射线散射。纽约:学术出版社。])以及用球谐函数计算的变量(Stuhrmann,1970【Stuhrmann,H.B.(1970),《结晶学报》,A26297-306。】; 斯图尔曼等。, 1977[Stuhrmann,H.B.、Koch,M.H.、Parfait,R.、Haas,J.、Ibel,K.和Crichton,R.R.(1977)。美国国家科学院院刊,742316-2320。]; 斯维尔根和斯图尔曼,1991年[Svergun,D.I.&Stuhrmann,H.B.(1991),《结晶学报》A47,736-744。])或隐性水合作用,如冰霜(斯维尔贡等。, 1995[Svergun,D.,Barberato,C.&Koch,M.H.J.(1995),《应用结晶杂志》,第28期,第768-773页。]),克莱森(斯维尔贡等。, 1998[Svergun,D.I.,Richard,S.,Koch,M.H.,Sayers,Z.,Kuprin,S.&Zaccai,G.(1998).美国国家科学院院刊,95,2267-2272.])以及基于FoXS系列概念(Schneidman-Duhovny等。, 2010【Schneidman-Duhovny,D.、Hammel,M.和Sali,A.(2010年)。核酸研究38,W540-W544。】). 吉尼亚分析可以在手动或半自动模式下进行。还提供了一个具有执行缓冲区减法、归一化和曲线连接功能的主要数据缩减实用程序(将在未来的出版物中介绍)。此外,我们还开发了一种用于处理HPLC-SAXS数据的新模块,允许对毛细污垢引起的虚假背景强度进行一阶校正,并将高斯分解应用于非基线分辨率的SAXS峰(见下文和补充材料1). 在实际空间部分,P(P)(第页)与r相比对于SAXS和SANS方法,这些曲线都可以直接从原子级结构计算出来,并与通过倒数空间数据的傅里叶逆变换得到的数据进行比较。为了帮助理解大分子中残基的分布如何影响P(P)(第页)与r相比分布式,开发了一种新的工具,允许可视化(使用RasMol公司; Sayle&Milner-White,1995年【Sayle,R.A.和Milner-White,E.J.(1995),《生物化学科学趋势》,第20期,第374-376页。】)其残留物根据其对特定距离范围的贡献进行颜色编码。在图1中[链接](b条),BSA结构被可视化,用颜色编码以显示哪些残基对P(P)(第页)与r相比曲线在45-55º范围内(黄色到蓝色降序排列;灰色,无贡献)。使用非负最小二乘拟合程序,可以对所有合成曲线进行排序或组合,以使用实验得出的数据得出最佳拟合曲线。倒数和实际空间曲线也可以从低分辨率的珠子模型开始计算。最后,通过使用离散的分子动力学(Ding&Dokholyan,2006年[Ding,F.&Dokholyan,N.V.(2006),公共科学图书馆计算生物学,0725-0733.]; 多霍良等。, 1998[Dokholyan,N.V.,Buldyrev,S.V.,Stanley,H.E.&Shakhnovich,E.I.(1998),《联邦公报》第3期,第577-587页。])在几个超级计算机集群上远程运行的实用程序。补充材料包含对美国-索马里SAS模块的许多功能。

[图1]
图1
()更新的GUI美国-索马里SAS模块主面板。在图形窗口中(q个)与q相比P(P)(第页)与r相比根据BSA计算的曲线晶体结构 4f5秒(布雅茨,2012年[Bujacz,A.(2012),《水晶学报》,D68,1278-1289。])使用冰霜美国-索马里分别显示了内部SAXS方法。(b条)的快照RasMol公司-产生的BSA结构,残留物有助于选择P(P)(第页)与r相比范围为45–55º,按重要性递减的顺序从黄色到蓝色进行颜色编码。

3.2. 这个美国-索马里HPLC-SAXS和其他模块

生物大分子SAXS的一个相对较新的进展是洗脱液从高效液相色谱柱(主要是SE-HPLC)到流通式SAXS毛细管,在色谱分离(马修等。, 2004【Mathew,E.、Mirza,A.和Menhart,N.(2004),《同步加速器辐射》第11期,第314-318页。】; David&Pérez,2009年【David,G.&Pérez,J.(2009),《应用结晶》第42卷,第892-900页。】). 这通常允许分离采集SAXS数据的纯、基本上是单分散的样本。然而,物种之间的基线分辨率并不总是能够实现的,并且/或者可能会出现其他问题,例如毛细管污染,这使得分析和解释数据都很困难。为了解决这些问题,我们开发了一个“高效液相色谱”模块,其中包含补充材料中详细描述的一些功能。所有美国-索马里SAS模块的可用选项,可通过按下主面板底部的“打开选项面板”按钮进行访问(图1[链接]和S1),也在补充材料中进行了描述(图S4–S11)。

4.结果和讨论

4.1. 测试美国-索马里带有BSA数据的HPLC-SAXS模块

在hpHMW-FG样品之前运行一个含有大量二聚体和三聚体的相对粗糙的旧BSA样品,主要是为了测试色谱柱的效率。然后使用在此BSA样本上获取的SE-HPLC-SAXS数据验证美国-索马里HPLC-SAXS模块和从典型处理过程中拍摄的许多图像用于补充材料中,以描述模块(图S12-S15、S19、S21、S22和S24-S30)。由于典型的HPLC-SAXS实验产生了一系列(q个)与q相比以某个时间间隔(“帧”)收集的数据可以插入到二维矩阵中,其中每行对应一个帧编号(或时间值),列包含强度(q个)及其在不同散射角下的相关标准偏差q个。换位生成另一个矩阵,其中直线对应于q个值,并且每列包含强度(t吨)(及其关联的SD)对应于每个帧编号(或时间值)。如图S13所示(t吨)与t相比色谱图显示,在蛋白质峰后,基线可能不会恢复到初始值[注意,缓冲区贡献首先通过平均柱空隙体积之前的许多帧来评估,已经从SAXS中减去(q个)与q相比每帧的数据]。这很可能是由于强X射线束聚集在毛细血管细胞壁上的生物物质所致。虽然这类问题优先在实验层面上处理(见下文注2),但这并不总是可能的。在这种情况下,作为第一近似值,我们可以假设沉积在毛细管上的物质随时间线性增加。这允许为每个q个-价值色谱图(见图S14),然后可以减去(见图S15)。如有必要,可对该基线提交数据集进行高斯分解(见图S19、S21、S22和S24-S27)。SVD也可以在原始图像上执行,如果执行了基线减法,则可以在重建图像上执行(q个)与q相比数据集,例如,用于确定分解每个峰值应使用多少高斯数(参见hpHMW-FG部分;在这种非常简单的情况下不需要)。重要的是,每个高斯函数在“族”中的位置和宽度(总的来说是高斯人q个-在时间或帧域中拟合特定色谱峰的值色谱图)必须具有相同的值,并且只拟合振幅。这是通过首先在q个-值色谱图(见图S21、S22和S24),可选SD加权(推荐),然后将其全局应用于所有q个-值色谱图(见图S25-S26)。在图S25中,第130帧至第150帧周围残差的非随机分布来自色谱图的尾端,这些色谱图没有用纯高斯函数很好地拟合。在未来的发展中,将引入能够处理倾斜轮廓的修正高斯函数。

浓度监测数据(吸光度或折射率然后,可以在重新缩放和时间偏移(如有必要)后进行分解,以便与SAXS数据进行适当对齐(见图S28和S29)。分解是使用相同数量的高斯系数来进行的,高斯系数用于拟合每个q个-价值色谱图,保持其宽度不变,如有必要,只允许其位置发生微小变化(2-4%),以补偿潜在的偏差,并调整振幅(图S30)。注意,如果浓度和SAXS探测器之间出现明显的频带展宽,则不可能在高斯宽度不变的情况下拟合浓度信号。为了解决这个问题,将实施频带展宽校正程序。

在基线校正后(如有必要)或高斯分解后,可以反向生成(q个)与q相比通过数据矩阵的反向变换,每个帧中每个高斯的数据集。直接从高斯生成数据会生成平滑的数据集,这可能会隐藏潜在的问题。因此美国-索马里HPLC-SAXS模块根据每个高斯函数对曲线中特定点的贡献,以原始曲线的百分比形式生成数据(t吨)与t相比曲线,并且SD也按比例分配。最后,如果浓度曲线及其高斯分解与(t吨)与t相比数据,可以计算每个结果的分数浓度(q个)与q相比分解帧。通过输入消光系数(或dn个/d日c,如果是折射率(参见图S31),模块将其与每个结果关联(q个)与q相比框架。计算〈M(M)w个, 〈M(M)/L(左)w个/z(z)和〈M(M)/A类w个/z(z),在这个阶段,部分比体积也可以与每个高斯函数相关联(图S31),并同样结转至结果(q个)与q相比框架。如果实验数据包含多个物种,则可以为每个高斯输入不同的值,但对于具有多个构象或不同缔合状态的单个物种的更一般情况,可以将其设置为相等的值。

为了演示基线校正和高斯分解的性能,我们选择了BSA的一个区域色谱图三聚体和二聚体没有很好地分离。在图2中[链接],我们显示了色谱框架#70的基线校正高斯分解结果(见图S26),生成了(q个)与q相比以原始曲线的百分比计算的帧。注意基线减法是如何消除原始数据在q个< 0.01 Å−1以及峰#3没有任何显著贡献。如果重新添加基线,“高斯和”曲线(绿色)将完全叠加在原始帧上(为清晰起见,未显示)。浓度,q个范围、拟合标准误差和衍生[〈R(右)2z(z)]1/2和〈M(M)w个原始帧和基线分帧#70的值,以及分解后的高斯峰值(G-pk)#1和#2的值,如表1所示[链接]也可以将其与顶部获得的值进行比较色谱法两个组件的峰值框架(见图S26),#50和#81。此外,还分析了BSA单体#125的顶峰框架。第一个观察结果是,对于前两个峰值,单独进行基线减法或随后进行高斯分解都会得到〈M(M)w个值低于从未处理帧导出的值。这是可以理解的,因为在Guinier的分析中,明显的好转处于非常低的水平q个原始帧中的值(见图S12)在q个用于线性回归的范围。第二个观察结果是BSA单体M(M)w个值,~75–77 000 g mol−1,比序列推导的66 283 g mol高约15%−1。平均峰值#3的前十帧产生了更好的统计数据,但没有显著改变这些值(数据未显示)。这一结果得到了〈M(M)w个BSA二聚体的值(表1[链接],第81帧),比预期值约132 600 g mol高6–15%−1,部分也处于三聚体水平(表1[链接],框架#50),然而,其中存在的材料量非常低,因此很难确定正确的〈M(M)w个特别是,对于帧#50,生成的〈M(M)w个从基线提交和G-pk#1(q个)曲线差异很大,两者都不同于未处理帧的结果〈M(M)w个这表明在这个噪音很大的低强度区域,基线减法不充分。在不久的将来将实施更先进、更灵活的基线减法例程。至于一般情况M(M)w个众所周知,血清白蛋白可以结合多种配体(例如彼得斯,1985年【Peters,T.(1985),《高级蛋白质化学》37,161-245。】; 法萨诺等。, 2005[Fasano,M.,Curry,S.,Terreno,E.,Galliano,M..,Fanali,G.,Narciso,P.,Notari,S.&Ascenzi,P..(2005年),《IUBMB生活》,第57期,第787-796页。])使用相对粗糙(例如,未消耗脂肪酸)的旧BSA原料,因为我们主要感兴趣的是有足够的三聚体和二聚体用于柱效率测试。因此,在M(M)w个这一水平并不令人惊讶,也可能是全球灭绝系数变化和部分比体积推定的BSA-配体复合物。由于BSA测试的目的不是为了检查〈的准确性M(M)w个确定在我们的设置中,此问题没有进一步调查。至于构象参数,对于主单体顶峰框架#125,外推[〈R(右)2z(z)]1/2来自未处理、基线提取和G-pk#3数据的值与27.7º的值非常一致,可以使用冰霜来自BSA三维结构(Bujacz,2012[Bujacz,A.(2012),《水晶学报》,D68,1278-1289。]). 更重要的是,对于帧#70,其中G-pks#1和#2都有重要贡献,分解产生[〈R(右)2z(z)]1/2与从顶部峰值处理的帧#50和#81导出的值非常接近的值,而未处理或基线提交的帧如预期的那样仅产生这两个值的平均值。鉴于该地区数据的低强度水平,我们发现该结果非常令人满意。

表1
根据无基线减法(bas.sub.)和高斯分解(G-pk)的BSA SE-HPLC-SAXS数据的吉尼亚分析得出的参数

括号中的值是线性回归标准偏差得出的最低有效数字的不确定性。

G-Pk框架 c(毫克毫升−1) [〈R(右)2z(z)]1/2(Å) M(M)w个(克摩尔−1) q个最小值−1) q个最大值−1) Fit St.Er公司。
70号机架,原装 0.090 46.7 (8) 183300 (2200) 0.0103 0.0282 0.0435
第70帧,基本。附属的。 0.090 41.2 (11) 148300 (2100) 0.0078 0.0282 0.0588
机架#70,G-pk#1 0.024 50.7 (17) 159800 (3100) 0.0101 0.0282 0.0660
机架#70,G-pk#2 0.069 38.2 (12) 139400 (1900) 0.0091 0.0282 0.0496
第50帧,原始 0.044 49.2 (45) 235500 (10600) 0.0124 0.0212 0.0768
框架#50,基本。附属的。 0.044 51.1 (23) 180000 (4800) 0.0078 0.0245 0.0975
框架#50,G-pk#1 0.040 50.6 (25) 194800(5900) 0.0101 0.0245 0.0898
第81帧,原件 0.173 41.7 (6) 152100 (1400) 0.0144 0.0310 0.0284
第81帧,基本。附属的。 0.173 40.5 (5) 139600(900) 0.0103 0.0282 0.0231
第81帧,G-pk#2 0.160 39.7 (5) 141500 (900) 0.0103 0.0282 0.0363
125号机架,原装 1.008 28.1 (3) 77200 (300) 0.0146 0.0315 0.0098
125号框架,基本。附属的。 1.008 27.2 (4) 75300 (300) 0.0124 0.0282 0.0116
机架#125,G-pk#3 0.982 27.2 (4) 77300 (300) 0.0124 0.0282 0.0116
[{\rm Fit\,St.\,Er.}=[\chi^2\langle{\rm-s.d.}^2\rangle/{\rm-DOF}]^{1/2}],其中s.d.是与每个数据点相关的标准偏差,DOF是自由度线性拟合。这提供了一个与标准偏差大小无关的理想值。
[图2]
图2
SE-HPLC-SAXS BSA分析的原始帧#70(顶部,黑色方块)(见图S26),所得结果之和(q个)与q相比高斯(绿色方块)的反向生成,以及贡献(q个)与q相比峰#2(二聚体;品红色方块)和峰#1(三聚体;红色方块)的单个高斯数。高斯峰#3(单体;底部,蓝色方块)对该帧没有显著影响。

总结本节(t吨)与t相比转换首先通过可视化毛细污垢证据来演示,然后是基线校正和高斯分解的基本原理(q个)与q相比已实施恢复并成功测试。然而,进一步的改进,特别是基线减法和浓度监测数据的处理,可能是有益的。

4.2. 纤维蛋白原HPLC-SAXS

hpHMW-FG制剂的SE-HPLC-SAXS存在几个问题。首先,该FG部分有强烈的聚集趋势,尤其是在冻融操作期间。即使在高速离心和中心过滤后,仍存在大的聚集物,并在HPLC柱的空隙体积附近形成宽峰洗脱,如图3中的UV轨迹所示[链接]其次是一个次要的非基线再溶解物种,主峰在最大值之后出现一个突出的路肩。此外,尽管采取了所有常见的预防措施,但在运行过程中,毛细污染的情况与BSA运行的补充材料中所示的情况类似(见图S13)。如果没有基线校正和高斯分解,就很难从这次运行中提取高质量的数据。2

[图3]
图3
(主面板)hpHMW-FG(20µl,17.3 mg ml)SE-HPLC-SAXS分析的UV色谱图−1TBS中注射)。(插图)SDS/尿素–从SAXS设置断开后,对起始材料(注射)和重复运行中收集的部分进行PAGE分析(100µl,~9 mg ml−1注射)。分数显示在主面板的底部。测定了它们的浓度,并在10×8 cm 1.5的孔中装入等量的未还原样品(对于组分2-7为-1.9µg,但对于组分1和8仅为-1.2µg)mm厚3.2%T–5%C聚丙烯酰胺SDS/尿素凝胶,电泳,考马斯蓝染色,并进行密度分析(见Cardinali等。, 2010【Cardinali,B.,Profumo,A.,Aprile,A.,Byron,O.,Morris,G.,Harding,S.E.,Stafford,W.F.&Rocco,M.(2010),《生物化学与生物物理学》,第493、157-168页。】). 每条车道底部报告了两个主要波段的分数浓度,以%表示。

基线定义和减法(未显示)后,进行SVD和高斯分析。对重建的(q个)与q相比数据集,以避免拟合基线漂移。如图4所示[链接](),至少有四个组成部分,可能是五个,正在对数据做出相关贡献。然而,最终发现,六个高斯人是产生一个相当合适的(t吨)与t相比色谱图。在图4中[链接](b条),单个q个显示了价值,五个“主要”G-pk(#1–4,#6)的贡献显而易见。然而,如果没有小的G-pk(#5)位于主色谱峰下的两个主要G-pk之间(#4和#6),则拟合效果明显较差(数据未显示)。全局拟合和全局高斯运算的结果为所有峰值生成了非常好的高斯拟合(t吨)与t相比检查的色谱图(q个范围0.00302–0.170º−1,高于此噪声占主导地位),如图5所示[链接]注意,当考虑到噪声存在时,残差是如何非常低的(大多在2个SD内),尤其是在非常低的情况下q个值,并且分布均匀(色谱图的最开始和结束处除外)。然而,必须指出的是,考虑到高斯分析的性质,以及在这种情况下使用的高斯数,可以找到许多替代解决方案,这些解决方案也适合数据,甚至可能更好。在这种情况下,重复多次操作,并根据总均方根偏差和残差分布选择结果。紫外线色谱图,在重新缩放和时间偏移之后,也使用相同的六个高斯函数进行了很好的分解,保持了相同的宽度,并且只允许在为(t吨)与t相比数据(未显示)。因此,可以反向生成一系列(q个)与q相比所有六个G-pk的相关样本浓度框架。

[图4]
图4
()前十个奇异值的图基线重构SVD分析的值数(q个)与q相比对于hpHMW-FG SE-HPLC-SAXS数据集(q个= 0.0030–0.170 Å−1). (b条)(上图)单个(t吨)与t相比 色谱图对于q个= 0.0058 Å−1(青色),带有六个拟合高斯曲线(绿色曲线,从左到右编号为1-6)。黄色曲线是高斯曲线的总和。(下图)拟合相关的简化残差。
[图5]
图5
(上图)hpHMW FG SE-HPLC-SAXS数据的全局高斯图[664(t吨)与t相比数据集来自q个= 0.0030 Å−1q个= 0.170 Å−1]. 使用六个高斯拟合数据,其中心和宽度分别由垂直的蓝色和洋红色线条以及绿色水平条表示。(下图)拟合相关的简化残差。

然后确定每个G-pk的前10–20帧,并根据其相关分数浓度进行归一化并取平均值。所有数据随后导出到主美国-索马里用于整体和横截面吉尼亚分析,其结果如图6所示[链接]转换后(q个)数据到*(q个)(参见补充材料中的§1.3.5),并在表2中以数字形式报告[链接]如图6所示[链接](),六个高斯峰产生了干净的数据,在定义适当的标准偏差后,可以使用标准偏差加权和自动剔除异常值(设置为±2标准偏差)的整体吉尼亚方法进行分析(见图S9q个2范围。对于G-pks#1–3,线性范围仅在非常低的情况下才明显q个2值(也受q个最大值R(右)<1.3规则)。在图6中[链接](b条)强度范围在11.5和14.0[ln(g mol)之间的放大−1)]为了更好地检查G-pks#4(蓝色)、#5(洋红色)和#6(黑色)的总体吉尼亚曲线,其中主色谱峰被分解。这个横截面吉尼亚数据如图6所示[链接](c)和6[链接](d日)(为了清楚起见,这些面板中省略了次要的G-pk#5数据)。首先考虑主峰分量(图6[链接]d日; G-pks#4,蓝色,#6,黑色),数据显示线性范围扩大,下降幅度很低q个棒状分子的预期值;两条曲线之间的微小垂直偏移表明M(M)/L(左)峰值分量之间的比率(见表2[链接]). 有趣的是,所有低聚物曲线(图6[链接]c,G-pks#1–3)显示了一个共同的线性区域,与主峰分量具有相同的斜率和非常相似的截距,但G-pks#1(青色)和#2(红色)也在非常低的水平上显示出显著的上升q个可以用直线独立拟合的值,而G-pk#3没有。

表2
基于基线减法和高斯分解的hpHMW-FG SE-HPLC-SAXS数据的吉尼亚分析得出的参数

括号中的值是线性回归标准偏差得出的最低有效数字的不确定性。

G-pk[平均帧数] c(平均值)(mg ml−1) [〈R(右)2z(z)]1/2(Å) M(M)w个(千克摩尔−1) q个最小值−1) q个最大值−1) 使用的点数 Fit St.Er.(平均值) [〈R(右)c2z(z)]1/2(Å) M(M)/L(左)w个/z(z)(克摩尔−1Å−1) q个最小值−1) q个最大值−1) 使用的点数 Fit St.Er.(平均值)
1[73-85] 0.043 278.2 (131) 5040(18) 0.0033 0.0043 5 0.0138 141.6 (23) 5105 (56) 0.0045 0.0068 10 0.0078
17.1 (20) 446(27) 0.0350 0.0499 57 0.1056
2 [81–95] 0.091 200.2 (19) 2205 (18) 0.0040 0.0063 10 0.0065 97.9 (10) 3376 (26) 0.0078 0.0101 10 0.0036
17.9 (15) 462 (23) 0.0388 0.0499 45 0.0516
3[111-130] 0.101 202.6 (36) 685.6 (83) 0.0033 0.0058 11 0.0126 18.4 (04) 565 (7) 0.0318 0.0499 73 0.0321
4 [159–174] 0.587 133.8 (9) 320.3 (13) 0.0033 0.0088 23 0.0082 15.5 (2) 528 (3) 0.0318 0.0499 73 0.0120
5 [173–183] 0.166 132.1(13) 342.0 (26) 0.0056 0.0098 18 0.0100 15.5 (4) 576 (6) 0.0318 0.0499 73 0.0229
6 [185–200] 0.537 131.2 (8) 358.0 (12) 0.0053 0.0083 13 0.0031 16.1 (2) 620 (4) 0.0318 0.0499 73 0.0116
  [311 (30)]
†来自M(M)w个 与c相比框架193–199的线性拟合。
[图6]
图6
()在[*(q个)]与q相比2图5所示的hpHMW-FG SE-HPLC-SAXS数据分解所得的所有六个高斯峰的平均和浓度/标准化顶峰框架的吉尼亚图[链接]线性回归(直线)中包含的数据用填充符号表示。所有线性回归均采用SD加权,在定义适当的q个2范围,受q个最大值R(右)<1.3规则。(b条)G-pks#4(蓝色)、#5(洋红色)和#6(黑色)的吉尼亚曲线以扩大的比例显示。(c), (d日)交叉截面在[*(q个)]与q相比2同一数据的吉尼亚曲线()和(b条)(为了清楚起见,省略了G-pk#5,所有数据集只显示了一半的实际点,并且在非物理条件下延长了回归线q个2<0值,而q个2=0轴显示为垂直灰色线)。拟合了两个线性区域,均受q个最大值R(右)c<1规则,适用于G-pks#1和#2[(c),下部q个2范围,虚线;较高的q个2-范围,实线],一个用于所有其他[实线;G-pk#3(c);G-pks#4和#6(d日)].

数值结果如表2所示[链接]现在可以检查了。即使在某些峰的平均浓度很低的情况下,数据及其统计数据都似乎非常好或非常好。如表2所示[链接]是对预平均值进行吉尼亚分析的结果(q个)与q相比数据集,但通过单独分析每个帧,然后对导出的参数(未显示数据)进行加权平均,可以获得类似的结果。第一个明显奇怪的结果是G-pk#2和G-pk#3几乎相等[〈R(右)2z(z)]1/2值,包含具有完全不同〈的材料M(M)w个值,G-pk#2接近FG七聚体和G-pk#3,随后洗脱,与FG二聚体相容。这一发现的一个可能解释是,G-pk#2包含FG并排聚集体,而G-pk#3包含端到端共价二聚体,通常存在于FG制剂中。这得到了横截面Guinier分析显示R(右)c2z(z)]1/2和〈M(M)/L(左)w个/z(z)从中间产物导出的值-q个-距离数据,可能是由FG主体散射产生的,以及从低辐射源获得的高出约5–6倍的值-q个-G-pk#2的范围数据,表明仅此样品中FG聚集体在较厚但松散结合的结构中的排列。因此,尽管总体上类似[〈R(右)2z(z)]1/2G-pk#2中存在的较粗骨料比较细骨料(〈d日〉≃50º),拉长但灵活的端对端FG二聚体。至于G-pk#1,它可能包含几种较大并排FG聚集体的混合物。对于在主色谱峰下洗脱的材料,我们的分析表明存在两种不同但非常相似的物种(G-pk#5,用于改进拟合,可能是由于洗脱材料的非纯高斯行为造成的伪影)。从SAXS装置断开连接后,在单独的SE-HPLC运行中收集的非还原样品的SDS/尿素-PAGE分析证实了这一点,如图3所示[链接]数据显示了FG(顶带)在所有组分中的完整程度(每个组分跨越~8个SAXS框架),但逐渐受到与其共同洗脱的快速迁移物种(低带)的污染。图3中每个车道底部报告的密度分析结果[链接]插图显示,只有一小部分完整的FG不受部分降解形式存在的阻碍而洗脱,两者在大多数部分中的存在量大致相同。令人惊讶的是,在注入的材料中几乎没有下带(图3中最左边的通道[链接]插图),含有大部分未降解的FG(主带)以及一些共价聚集体(顶带)和痕量的严重降解物种(微弱的底带)。这表明,新的、较低的条带代表了通过污染蛋白酶的作用或自溶在柱内形成的降解产物,凝胶过滤过程引起的构象变化可能会对其有利(起始材料在洗脱缓冲液中进行了大量透析,成分没有任何明显变化)。用识别A的抗体染色相同组分的还原样品的western blotα-链N末端(未显示数据),并与我们之前的hpHMW-FG分析进行比较(见图1-2和表1[链接]Raynal的等。, 2013【Raynal,B.,Cardinali,B.,Grimbergen,J.,Profumo,A.,Lord,S.T.,England,P.&Rocco,M.(2013),《权力研究》第132卷第48-e53页。】),该频带源于长的、大部分非结构化A的C端部分的退化α链。结合所有密度分析,我们可以合理地将顶带分配给具有A的FG物种的同源和异源双分子α610和Aα601链和A的异二聚体α610或Aα601带Aα583条链(总分子量~339 000–335 000;平均的E类280=1.53毫升毫克−1厘米−1[{\上划线v_2}]=0.715毫升克−1)和包含A的异二聚体的低带α601–答α461和Aα583–年α461(加上A的痕迹α583–年α424和Aα461–甲α424)和Aα583和Aα461个同型二聚体(总分子量~333 000–307 000;平均的E类280=1.58毫升毫克−1厘米−1[{\上划线v_2}]=0.715毫升克−1). 因此,似乎有一个Aα链条切割低于残渣461或2 Aα在583残基以下切割的链是成为低带的必要条件,但在非还原但变性的条件下,不同物种仅在两个带中聚集的原因仍有待研究。同时,该分析表明,虽然目前在FG单体样品中不可避免地存在相当程度的多分散性,但对于对应于未还原凝胶顶带的材料来说,这个问题要严重得多。因此,主hpHMW-FG HPLC-SAXS峰的高斯分解提供了几乎全长FG的数据,不含低聚物和主要降解产物。在任何情况下,这两个物种在结构上非常相似,如非常接近的R(右)2z(z)]1/2和[〈R(右)c2z(z)]1/2表2中报告的值[链接]适用于G-pks#4和#6。与降解过程耦合的构象变异性/灵活性可在柱孔内外产生扩散控制的统计分区,从而增强突出的肩部形成。测量值〈的明显差异M(M)w个和〈M(M)/L(左)w个/z(z)在G-pks#4和#6之间,在存在更多降解材料时显示出意外的更高值,这可能是由于降解物种之间的优先相互作用,导致明显更高的M(M)w个事实上,当单独分析G-pk#6下降一半的单帧时M(M)w个值很明显。外推到c=0导致了M(M)w个在表2中括号内报告[链接]大大低于平均值,并且非常接近基于A的预期值α链退化分析,尽管存在很大的不确定性。重要的是,我们对分解主峰的分析表明,FG a的C末端损失了大量材料α链条不会显著改变其外形尺寸,只是稍微改变其横截面。后者可以根据人类FG结构域的分子排列和近似尺寸进行合理化,如晶体结构(科尔曼等。, 2009[Kollman,J.M.,Pandi,L.,Sawaya,M.R.,Riley,M.&Doolittle,R.F.(2009).生物化学,48,3877-3886.]):中心域(R(右)c2≃ 200 Å2,M(M)≃38 751 Da),两个连接的螺旋线圈区域(每个,R(右)c2≃ 80 Å2,M(M)≃33 622 Da),两个Bβ-链末端子域(对于每个,R(右)c2 ≃ 380 Å2,M(M)?44 449 Da),两个γ-链末端子域(对于每个,R(右)c2150Å2,M(M)≃30 105 Da),加上两个Aα-结构未解析的链C末端域(M(M)≃各41 906 Da)。假设合理R(右)c2≃ 300 Å2对于可能结构松散的Aα-链C末端结构域,平均重量(Hjelm,1985【Hjelm,R.P.(1985),《应用结晶杂志》,第18期,第452-460页。】) [〈R(右)c2w个]1/2=15.5º结果,与表2相符[链接]值。略高[〈R(右)c2z(z)]1/2和〈M(M)/L(左)w个/z(z)G-pk#6的观测值可能是由于αFG主体上的C区域。

5.结论

纤维蛋白原是一种具有相关生物医学/生物技术意义的蛋白质,其结构尚不完全清楚。考虑到a的大部分可能是无序的α要获得FG的完整三维图像,需要进行多分辨率研究。SAXS数据可能会做出重要贡献,但聚合/降解问题以前限制了它们的用途。在本文中,我们描述了增强型SAS模块的最新发展,并将其应用于此问题美国-索马里套件,生成可用于建模研究的改进数据。美国-索马里已经进行了(仍在进行中)重大扩展,目的是提供一个多分辨率平台,以便将散射数据和流体动力学结果与bead以及全原子分子建模工具轻松结合。它被设计为一个中心,允许执行各种操作,从主要数据缩减和分析到复杂的建模方法。它使用了其他组织提供的几种广泛使用的公开可用软件包,例如侏儒,冰霜(n个)以及FoXS系列它还提供了据我们所知在其他地方尚不可用的原创工具,例如在特定距离范围内相对贡献的分子结构映射P(P)(第页)与r相比这里最相关的是SE-HPLC-SAXS数据集的基线校正和高斯分解。我们相信,后者使实验者能够最好地利用记录的帧,如所报道的BSA示例和hpHMW-FG应用所示,并且在未来可能成为SE-HPLC-SAXS数据处理和分析包的一部分。

6.相关文献

补充材料包含软件的详细说明,并参考了以下附加文献。有关球体的瑞利结构因子的详细信息,请参见瑞利(1911【瑞利(Rayleigh)(1911年),《Proc.R.Soc.London Ser.A》,84,25-46页。】). 逆傅里叶变换(q个)使用间接变换方法获得产生两两距离分布曲线的数据(格拉特,1977【格拉特·O(1977),《应用结晶杂志》,第10期,第415-421页。】)在包中实现ATSAS公司(Svergun&Koch,2003)和Irena公司(Ilavsky&Jemian,2009年[Ilavsky,J.&Jemian,P.R.(2009),《应用结晶杂志》,第42期,第347-353页。])和Hansen(2000)描述的Bayesian方法【Hansen,S.(2000),《应用结晶杂志》,第33期,第1415-1421页。】). 关于原子形状因子中使用的五个指数项,请参见Waasmaier&Kirfel(1991[Waasmaier,D.和Kirfel,A.(1995),《晶体学报》A51,416-431。]).

支持信息


脚注

现住址:意大利热那瓦IST IRCCS AOU San Martino,Sviluppo Terapie Innovative。

1补充材料可从IUCr电子档案中获得(参考:KK5149型). 期刊背面描述了访问此材料的服务。

2此处提供的数据以及BSA模式是在2010年的一次测量会议上记录的。从那时起,导致毛细污垢问题的物质积累问题就得到了实验解决。在SWING光束线上设计并安装了一个清洗装置(P.Roblin&J.Pérez,Synchrotron Soleil),以便测量单元在每次SE-HPLC-SAXS运行结束时,在洗脱缓冲液再次流经单元之前,经过一个或多个清洗循环,包括水冲洗、洗涤剂和再次水冲洗。这一点以及对X射线曝光时间的仔细调整大大改善了这种情况,但在所有情况下都没有完全消除毛细污垢。到目前为止,污垢并不像这里所示的那样严重,而且(t吨)与t相比绘图和基线评估提供了对数据质量的客观评估。

致谢

这项工作得到了NIH/K25GM090154(PI)、NSF/OCI-1032742(coPI)和NSF/CHE-1265821(PI)对EB的资助。我们感谢同步加速器SOLEIL提供了一个优秀的光束线及其使用(项目编号:20090445,溶液中纤维蛋白原的形状和激活后的构象变化)。

工具书类

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