Performance Test of 4Cl Beamline for Protein Solution Scattering at the PLS

용액상의 단백질 구조 분석을 위한 PLS 4Cl빔라인의 성능 테스트

  • Yu Chung-Jong (Beamline Division, Pohang Accelerator Laboratory, Pohang University of Science and Technology) ;
  • Kim Jehan (Beamline Division, Pohang Accelerator Laboratory, Pohang University of Science and Technology) ;
  • Kim Kwang-Woo (Beamline Division, Pohang Accelerator Laboratory, Pohang University of Science and Technology) ;
  • Kim Ghyung-Hwa (Beamline Division, Pohang Accelerator Laboratory, Pohang University of Science and Technology) ;
  • Lee Heung-Soo (Beamline Division, Pohang Accelerator Laboratory, Pohang University of Science and Technology) ;
  • Ree Moonhor (Department of Chemistry, Pohang University of Science and Technology) ;
  • Kim Kyung-Jin (Beamline Division, Pohang Accelerator Laboratory, Pohang University of Science and Technology)
  • 유청종 (포항 가속기 연구소 빔라인부, 포항공과대학교) ;
  • 김제한 (포항 가속기 연구소 빔라인부, 포항공과대학교) ;
  • 김광우 (포항 가속기 연구소 빔라인부, 포항공과대학교) ;
  • 김경화 (포항 가속기 연구소 빔라인부, 포항공과대학교) ;
  • 이흥수 (포항 가속기 연구소 빔라인부, 포항공과대학교) ;
  • 이문호 (화학과, 포항공과대학교) ;
  • 김경진 (포항 가속기 연구소 빔라인부, 포항공과대학교)
  • Published : 2005.09.01

Abstract

We tested performance of the 4C1 beamline for analyzing structures of proteins in solution using small angle X-ray scattering (SAXS) at the Pohang Light Source(PLS). Structurally well-known proteins such as lysozyme and $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$ were used for the study. Low resolution solution structures of lysozyme and $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$ were obtained at a resolution of at least i.2 nm, and the structures were basically same as those calculated from the crystal structures of the proteins. We also used $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$ with a long flexible loop attached [$Bcl-XL(\vartriangleTM))$] and obtained significantly different data from $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$, although the electron density map of the loop is known to be invisible from the crystal structure of $Bcl-XL(\vartriangleTM))$. We confirm that SAXS experiment is a powerful tool for the structural study of proteins in solution and the 4Cl beamline at the PLS is well-equipped and suitable for the protein solution SAXS experiment.

액상 x-선 소각산란법을 이용하여 단백질의 구조를 분석하였다. 사용한 단백질은 구조가 이미 알려진 Lysozyme과 $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$ 그리고 $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop))$에 자유롭게 움직이는 고리를 가진 $Bcl-XL(\vartriangleTM))$이다. Lysozyme와 $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$에 대한 소각산란결과는 단백질 결정학으로부터 알려진 분자구조에서 얻은 이론적인 결과와 농도에 의한 차이정도를 제외하고는 잘 일치하였다. $Bcl-XL(\vartriangleTM))$의 경우는 단백질 결정산란 신호에서 볼 때 $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$와 차이가 없는 것으로 알려져 있으나, 소각산란에서는 뚜렷한 차이를 나타내는 결과를 얻어 loop와 같이 쉽게 움직이는 부분을 가진 단백질을 연구하는 경우 소각산란의 장점을 확인할 수 있었다. 위 실험을 통하여 포항 가속기 연구소 4C1 빔라인의 성능은 적어도 해상도 $\sim2.2\;nm$까지 용액상의 단백질 구조를 분석할 수 있다는 것을 확인하였다.

Keywords

References

  1. D. I. Svergun, Biophys. J. 76, 2879 (1999) https://doi.org/10.1016/S0006-3495(99)77443-6
  2. G. Wider, IEEE Trans. Appl. Supercon. 12, 740 (2002) https://doi.org/10.1109/TASC.2002.1018508
  3. R. Kato et al., J. Mol. Biol. 309, 227 (2001) https://doi.org/10.1006/jmbi.2001.4624
  4. A. S. Meyer et al., Cell 113, 369 (2003) https://doi.org/10.1016/S0092-8674(03)00307-6
  5. J. T. Opferman and S. J. Korsmeyer, Nat. Immunol. 4, 410 (2003) https://doi.org/10.1038/ni0103-3
  6. M. H. J. Koch, P. Vachette, and D. I. Svergun, Q. Rev. Biophys. 36, 147 (2003) https://doi.org/10.1017/S0033583503003871
  7. P. Vachette and D. Durand, unpublished