Применение контролируемой дивергенции пучка на лабораторном дифрактометре для улучшения пространственного разрешения рефлексов на примере кристаллов белка Era из Staphylococcus aureus

Получение пространственных структур с высоким разрешением с помощью рентгеноструктурного анализа (РСА) до сих пор сопряжено со значительными трудностями при использовании лабораторных монокристальных дифрактометров, оснащенных современными конфокальными многослойными оптиками, которые характеризуются высокой светимостью и малым диаметром рентгеновского пучка (≤ 100 мкм). С увеличением размеров элементарной ячейки расстояние между отражениями на дифракционной картине сокращается, что приводит к их наложению и перекрыванию. Для минимизации перекрытия и выделения отражений в виде отдельных пиков традиционно увеличивают расстояние от кристалла до детектора. Однако такой подход не всегда приводит к успешному разделению из-за расхождения рентгеновского пучка. Одной из возможностей решения этой проблемы является оптимизация параметров расходимости пучка в оптическом устройстве источника рентгеновского излучения. На примере кристалла белка Era из Staphylococcus aureus с большими параметрами элементарной ячейки (a = b = 78.1(1) Å и c = 244.9(2) Å) показано успешное применение оптимизации выбора параметра расходимости рентгеновского пучка для сбора данных РСА с высоким разрешением.

1. Meulenbroek E.M., Pannu N.S. Overproduction, purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of Cockayne syndrome protein A in complex with DNA damagebinding protein 1 // Acta Crystallogr., Sect. F: Struct. Biol. Commun. 2012. V. F68. Pt. 1. P. 45–48. https://doi.org/10.1107/S1744309111045842.

2. Timofeev V., Samygina V. Protein сrystallography: Achievements and сhallenges // Crystals. 2023. V. 13, No 1. Art. 71. https://doi.org/10.3390/cryst13010071.

3. Goyal A., Muthu K., Panneerselvam M., Pole A.K., Ramadas K. Molecular dynamics simulation of the Staphylococcus aureus YsxC protein: Molecular insights into ribosome assembly and allosteric inhibition of the protein // J. Mol. Model. 2011. V. 17, No 12. P. 3129–3149. https://doi.org/10.1007/s00894-011-0998-3.

4. Sayed A., Matsuyama S., Inouye M. Era, an essential Escherichia coli small G-protein, binds to the 30S ribosomal subunit // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1999. V. 264, No 1. P. 51–54. https://doi.org/10.1006/bbrc.1999.1471.

5. Inoue K., Alsina J., Chen J.Q., Inouye M. Suppression of defective ribosome assembly in a rbfA deletion mutant by overexpression of Era, an essential GTPase in Escherichia coli // Mol. Microbiol. 2003. V. 48, No 4. P. 1005–1016. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2003.03475.x.

6. Bunner A.E., Nord S., Wikstrӧm P.M., Williamson J.R. The effect of ribosome assembly cofactors on in vitro 30S subunit reconstitution // J. Mol. Biol. 2010. V. 398, No 1. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2010.02.036.

7. Stijn Blot R.N., Vandewoude K., Colardyn F. Staphylococcus aureus infections // N. Engl. J. Med. 1998. V. 339, No 27. P. 2025–2026. https://doi.org/10.1056/nejm199812313392716.

8. Jeljaszewicz J., Mlynarczyk G., Mlynarczyk A. Antibiotic resistance in Gram-positive cocci // Int. J. Antimicrob. Agents. 2000. V. 16, No 4. P. 473–478. https://doi.org/10.1016/s0924-8579(00)00289-2.

9. Fierobe L., Decré D., Mùller C., Lucet J.-C., Marmuse J.-P., Mantz J., Desmonts J.-M. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus as a causative agent of postoperative intra-abdominal infection: Relation to nasal colonization // Clin. Infect. Dis. 1999. V. 29, No 5. P. 1231–1238. https://doi.org/10.1086/313454.

10. Клочкова Э.А., Исламов Д.Р., Биктимиров А.Д., Рогачев А.В., Валидов Ш.З., Бикмуллин А.Г., Симакин А.В., Петерс Г.С., Юсупов М.М., Усачев К.С.. Выделение, очистка и кристаллизация ГТФазы Era из золотистого стафилококка // Кристаллография. 2023. Т. 68, № 2. С. 276–280. https://doi.org/10.31857/S0023476123010137.

11. Agilent. CrysAlis PRO. Agilent Technologies Ltd, Yarnton, Oxfordshire, England. 2014.

12. Chen X., Court D.L., Ji X. Crystal structure of ERA: A GTPase-dependent cell cycle regulator containing an RNA binding motif // PNAS. 1999. V. 15, No 96. P. 8396–8401. https://doi.org/10.1073/pnas.96.15.8396.