Article de référence | Réf : P1110 v2

Biocristallographie - Cristallisation et collecte des données

Auteur(s) : Jean CAVARELLI

Relu et validé le 02 sept. 2020

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RÉSUMÉ

La diffraction des rayons X par des monocristaux est la méthode par excellence pour la détermination des structures tridimensionnelles des macromolécules biologiques à l’échelle atomique. La cristallographie a permis la détermination des structures tridimensionnelles de plusieurs dizaines de milliers de macromolécules biologiques dans des gammes de taille et de complexité très variées. Cet article traite des étapes de cristallisation et des collectes des données de diffraction en développant les spécificités propres aux cristaux de macromolécules biologiques.

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ABSTRACT

BioMolecular Crystallography Crystallisation and data collection

Macromolecular crystallography is the method of choice for the structure determination of soluble biological samples at atomic resolution. X-ray Crystallography has enabled the structure determination of several tens of thousands of biological macromolecules in a wide range of size and complexity. The specific properties of macromolecular crystals requires adapted crystallization and data collection protocols which are highlighted in this article.

Auteur(s)

  • Jean CAVARELLI : Professeur de biologie structurale Université de Strasbourg Département de biologie structurale intégrative IGBMC,CNRS UMR 7104-Inserm U 1258, Strasbourg-Illkirch, France

INTRODUCTION

La diffraction des rayons X par des monocristaux est la méthode par excellence pour l’étude des macromolécules biologiques à l’échelle atomique. Le processus de détermination d’une structure de macromolécule biologique par diffraction des rayons X sur des cristaux est schématiquement divisé en six étapes :

  • obtention de la macromolécule à l’état pur (ou des macromolécules dans le cas d’assemblages) ;

  • cristallisation ;

  • collecte de données de diffraction ;

  • phasage ;

  • construction de la structure cristallographique par interprétation des cartes de densité électronique ;

  • affinement et validation de la structure.

Les trois dernières étapes sont décrites dans l’article [P 1 111].

Cet article traite des premières étapes de ce processus jusqu’à l’obtention des donnés de diffraction. Ces étapes se caractérisent par une miniaturisation et une automatisation poussée avec une intervention humaine de plus en plus réduite. Les propriétés physico-chimiques intrinsèques des macromolécules biologiques donnent naissance à des cristaux avec de grands paramètres de maille cristalline et un pouvoir de diffraction en général limité en comparaison du standard des petites molécules organiques. En décembre 2018, 57 % des structures cristallographiques déposées à la base de données RCSB PDB ont une limite de diffraction moins bonne que 2 Å et seulement 13 % une limite de diffraction meilleure que 1,6 Å. Cela impose des méthodes et des techniques adaptées tout au long du processus cristallographique. Cette méthodologie propre aux macromolécules biologiques va être présentée dans cet article.

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KEYWORDS

synchroton source   |   detector   |   crystal   |   X-ray   |   macromolecules

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-p1110


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BIBLIOGRAPHIE

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  • (2) - HELLIWELL (J.R.) -   New developments in crystallography : exploring its methods, technology and scope in the molecular biosciences.  -  Biosci. Rep. (2017).

  • (3) - GRABOWSKI (M.), NIEDZIALKOWSKA (E.), ZIMMERMAN (M.D.), MINOR (W.) -   The impact of structural genomics : the first quindecennial.  -  J. Struct. Funct. Genomics, 17, p. 1-16 (2016).

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  • (5) - SCHIEBEL (J.), RADEVA (N.), KRIMMER (S.G.), WANG (X.), STIELER (M.), EHRMANN (F.R.) et al -   Six biophysical screening methods miss a large proportion of crystallographically discovered fragment hits : a case study.  -  ...

1 Sites Internet

Biologie structurale intégrative et plateformes technologiques

à l’echelle européenne, Instruct-ERIC https://www.structuralbiology.eu

une infrastructure francaise, FRISBI http://frisbi.eu

Structural biology knowledgebase http://sbkb.org/

Sources de rayonnement synchrotron

« A Structural Biologist’s Guide to High Energy Data Collection Facilities » http://biosync.sbkb.org

« the world’s light source facilities » https://lightsources.org/

SOLEIL https://www.synchrotron-soleil.fr/

ESRF http://www.esrf.eu/

Source XFEL européenne

« European XFEL » https://www.xfel.eu

Détecteurs

Pilatus et Eiger https://www.dectris.com/

Outils pour la cristallisation

Hampton Research https://hamptonresearch.com

Molecular Dimensions https://www.moleculardimensions.com

Qiagen https://www.qiagen.com

Jena Bioscience https://www.jenabioscience.com/

Pipelines de références en biocristallographie

CCP4 http://www.ccp4.ac.uk

Phenix ...

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Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


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