Cristalografía biomolecular de súper resolución con datos de baja resolución. | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Biología estructural Biología estructural.
La biofísica es la biofísica.
Cristalografía de rayos X con rayos X.

Sus antecedentes:

La difracción de rayos X es crucial para determinar las estructuras atómicas de moléculas biológicas como proteínas y ácidos nucleicos.
Determinar las estructuras de grandes conjuntos (por ejemplo, ribosomas) es un desafío debido a la difracción débil en resoluciones peores que 4 Å.
Los métodos de refinamiento actuales fallan para ensamblajes macromoleculares con componentes parcialmente desconocidos, lo que requiere modelos de inicio de alta resolución para todo el complejo.

Objetivo del estudio:

Desarrollar un nuevo método para la determinación de la estructura de grandes conjuntos biológicos a partir de datos de difracción de rayos X de baja resolución.
Para permitir un análisis estructural preciso de cristales de difracción débil, superando las limitaciones de los métodos convencionales de refinación.
Mejorar la calidad de los modelos estructurales para complejos macromoleculares donde algunos componentes son conocidos y otros no.

Principales métodos:

Introducción de un método que incorpora información de estructuras homólogas conocidas.
Permitir deformaciones globales y locales de modelos de homología para dar cuenta de la divergencia evolutiva.
Utilizando la validación cruzada con el factor R libre (R ((libre)) para optimizar la deformación y la influencia del modelo de homología.
Aplicación del método a casos de prueba con datos de baja resolución (3,5-5 Å) y estructuras conocidas de alta resolución.

Principales resultados:

Mejoras significativas en la precisión del modelo, la definición de la estructura secundaria y la calidad del mapa de densidad de electrones en comparación con el refinamiento convencional.
Demostró mejoras similares en los refinamientos de 19 estructuras cristalinas de baja resolución del Banco de Datos de Proteínas.
Se logró una calidad de modelo estructural comparable a las estructuras de alta resolución a partir de datos de difracción de baja resolución.

Conclusiones:

El método desarrollado determina efectivamente estructuras de alta calidad a partir de datos de difracción de rayos X de baja resolución.
Aplicable a cristales de difracción débil, micro-difracción de rayos X y nuevas fuentes de luz de rayos X.
La integración de información de homología es una herramienta versátil aplicable más allá de la cristalografía de rayos X, incluida la microscopía crioectrónica y las imágenes ópticas avanzadas.