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

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.

용액상의 단백질 구조 분석을 위한 PLS 4Cl빔라인의 성능 테스트

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.