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卡特,C。

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单斜晶体嗜热脂肪芽孢杆菌在底物trytophan(空间群)存在下生长的色氨酸-tRNA合成酶P(P)21)低分辨率三角空间群的显示证据(P(P)321). 这种异常清晰的六倍非晶体学对称性的局部32点群的起源和平均变换可以在不预先估计电子密度的情况下推断出来。利用这种局部对称性和溶剂密度对比度变化来确定分子包络的形状。利用在三种不同电子密度的母液中平衡的晶体测得的X射线强度来估计每个反射的三个参数:包络变换模量、|G公司小时]; 和组件,X(X)小时Y(Y)小时,相对于G公司小时分子内密度涨落变换的结构因子矢量。模量{|G公司小时|}行为有点像小分子晶体的结构因子振幅,并且用统计直接法成功地估算了它们的未知相。反射到18Å分辨率,相当好地服从空间群的对称性P(P)321,被合并以在该空间群中产生一个不对称单元|G公司小时|使用小分子直接法软件包对其中34个最强值进行定相密歇根州[吉尔摩(1984)。J.应用结晶。 17, 42-46]. 最佳相位集被扩展回P(P)21晶格和负密度被截断,以生成分辨率为18º的所有反射的初始相位。通过迭代施加局部32对称性进行的相位细化产生了一个包络,其具有令人信服的特征,与酶的已知特性一致。包膜表明色氨酸-tRNA合成酶二聚体是一个细长结构,轴比约为4:1,其中单体具有两个大小不等的不同结构域。其中较小的发生在二聚体界面,类似于酪氨酸-tRNA合成酶的核苷酸结合部分。因此,它可能含有一百个左右的氨基末端残基,包括所有三个半胱氨酸,这三个半胱氨酸先前被认为在色氨酸酶中包含核苷酸结合结构域。通过将其运输到同一蛋白质的四方晶型,对该包膜的整体特征进行了纯晶体学测试,其中不对称单元为单体。对于这种晶体形式,小畴正好位于三个汞原子和一个金原子的结合位点内;与对称性相关的分子在几乎所有方向上都能提供优异但非常不同的晶格接触。

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对适当设计的晶体生长实验进行定量分析,是表征大分子系统中复杂和相互作用的生物化学依赖性的有力方法。使用“最小预测方差”设计和二次模型统计拟合的响应面实验已被用于在多个维度中定位稳定点,同时导致更好的晶体和更高的再现性。

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优化晶体生长的溶解度相图采样在“形核区”为矩形的坐标系中最有效。合适的正交基向量分别代表成核速率和后续生长的基本决定因素。

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实验观察和计算模拟表明,纳米体积蛋白质结晶液滴中的扩散-对流扰动显著减少,导致衍射和镶嵌测量的晶体质量提高。

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《水晶学报》。(1996).A类52第516页
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熵最大化到最大似然,受最佳可用实验阶段和足够好的包络线的共同约束,可以带来显著的模型依赖图改进,即使在中等分辨率(3.1º)下也是如此[Xiang,Carter,Bricogne&Gilmore(1993)]。《水晶学报》。D类49, 193-212]. 在晶体结构测定中嗜热脂肪芽孢杆菌然而,色氨酸-tRNA合成酶(TrpRS)必须同时处理以下问题:(1)重原子衍生物严重缺乏同构性,导致启动相误差较大;和(2)最初鲜为人知的分子包膜。由于约束条件(包括相和包络线)在一开始就没有得到充分确定,因此之前应用的最大熵溶剂压平法是不成功的。这不仅没有改善图谱,反而导致其质量下降,同时随着相位从5º左右的分辨率扩展到衍射数据的2.9º极限,对数似然增益急剧下降。通过识别强反射打破了僵局,这些强反射最初是非相位的,通过相反射的最大熵外推无法实现,并且通过排列这些反射的相位,以便对它们所代表的可能电子密度和包络变化的空间进行采样。通过连续的完全和不完全析因设计进行排列【Carter和Carter(1979)】。生物学杂志。化学。 254,12219-12223],用于按“重整化”结构因子振幅降序选择的28个强反射。置换反射包括一个反射,其中通过反常散射(MIRAS)进行多次同晶置换的概率分布表明存在高优值的错误相位,因此具有较大的重整化结构因子。对与分子包络的计算和描述有关的六种不同的二元选择进行了类似的排列。使用对数似然增益对置换实验进行评分,并使用多元回归最小二乘法分析每个主要效应的对比度。学生t吨测试为大多数置换反射以及与分子包络有关的所有六个假设提供了重要而可靠的指示。由此产生的相位改进使得在硒代蛋氨酸取代的TrpRS晶体的同晶差分傅里叶图中为十个硒原子中的九个指定位置(迄今为止无法获得)成为可能,从而解决了结构问题。相位互变异方法在根据所有可用的同构重定位相位信息生成改进的映射方面仍然很有用,因此在解决结构方面发挥了关键作用。这一过程挽救了四方TrpRS结构(现已解决)的相位,避免了同构的严重缺失。它代表了成熟的贝叶斯相位确定过程的首次应用[Bricogne(1988)]。《水晶学报》.A型44,517-545],并证明了使用这些方法处理低到中分辨率数据的可行性。

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《水晶学报》。(1993).A类49c28号机组
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对于包含大对角线块的矩阵,如最小方差傅里叶系数求精的情况,提出了一种快速矩阵反演方法。

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多毛细管光学会聚X射线源照射下固定晶体的衍射几何,及其在高分子晶体数据采集中的应用。

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开发了一个几何衍射模拟模型,以了解同步加速器白束X射线拓扑图上的直接位错图像,并成功地应用于说明碳化硅晶体中超螺旋位错图像中的对比度形成机制。

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独立SAD、MAD和MIRAS 1.7的相位集嗜热脂肪杆菌色氨酸-tRNA合成酶显示,SAD阶段化与其他方法相比非常有利。结构相对于三组实验振幅和相位的最大似然优化非常一致,在前2.9中提供了显著的结构修改对天然蛋白和硒代亚砜化蛋白之间细微的局部结构差异进行建模和记录。

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