Русская версияEnglish version   
Том 14   Выпуск 2   Год 2019
Исследование одиночных частиц дифракционными методами: кристаллографический подход

Лунин В.Ю., Лунина Н.Л., Петрова Т.Е.

Институт математических проблем биологии РАН - филиал Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Пущино, Московская область, Россия

 
Аннотация. Увеличение мощности источников рентгеновского излучения (в частности, ввод в эксплуатацию рентгеновских лазеров на свободных электронах) открывает возможности практической регистрации рассеяния одиночными макромолекулярными биологическими частицами. Такая возможность создает предпосылки для ослабления (в идеале – снятия) основного ограничения рентгеноструктурного анализа – необходимости приготовления образца исследуемого объекта в виде монокристалла. Однако  в настоящее время возможность практической регистрации рассеяния изолированной частицей ограничена зоной очень низкого разрешения, что является одной из основных проблем при развития этого подхода. В данной работе обсуждается сходство и отличия в исследовании кристаллических образцов и одиночных экземпляров исследуемых объектов. Показано, что задача определения структуры изолированной частицы может быть сформулирована как стандартная задача биологической кристаллографии, т.е. как задача определения распределения электронной плотности в элементарной ячейке виртуального кристалла по известным модулям комплексных коэффициентов Фурье этого распределения. Это позволяет применять к исследованию изолированных частиц весь арсенал методов биологической кристаллографии. В то же время, возможность регистрации для изолированной частицы непрерывной картины рассеяния (в отличие от дискретного набора Брэгговских рефлексов в случае кристалла) существенно увеличивает объем информации, извлекаемой из эксперимента. Аналитические свойства функции, описывающей непрерывное распределение интенсивности рассеянных лучей, создают потенциальную  возможность как для решения фазовой проблемы – восстановления потерянных в эксперименте значений фаз коэффициентов Фурье, так и для экстраполяции наблюденных значений на более широкую область, позволяющую повысить разрешение получаемых синтезов Фурье.
 
Ключевые слова: биологические макромолекулы, изолированные частицы, рентгеновское рассеяние, рентгеновские лазеры, фазовая проблема, разрешение синтезов Фурье.
 
Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2019;14(2):500-516
doi: 10.17537/2019.14.500
опубликована на англ. яз.

Аннотация (англ.)
Аннотация (рус.)
Полный текст (англ., pdf)
Список литературы Перевод на рус. яз.
Мат. биол. и биоинф.
2019;14(S):t44-t61
doi: 10.17537/2019.14.t44

Полный текст (рус., pdf)

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2019