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MX2

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Estação experimental da linha MX2. Da esquerda para a direita: fendas, goniômetro e detector.

VISÃO GERAL

A linha MX2 é uma estação experimental dedicada à Cristalografia de Macromoléculas operando na faixa de raios X duros (5 a 15 keV) com fluxo máximo em 8.5 keV. A estação está disponível para coleta de dados convencional em um único comprimento de onda e também para experimentos de Difração Anômala em um ou vários comprimentos de onda (SAD/MAD).

A linha MX2 opera em um ondulador (wiggler) de 2.0T com 30 polos, e o esquema ótico inclui um espelho colimador, monocromador de dois cristais de Si-111 e um espelho toroidal. A linha está equipada com um detector PILATUS 2M da Dectris.

Os projetos de pesquisa desenvolvidos na linha MX2 podem fornecer  informações precisas sobre a constituição atômica e forma de macromoléculas, tais como enzimas e proteínas de membrana, componentes essenciais da vida dentro e fora de células. Estas informações podem levar a uma maior compreensão dos processos mediados por estas biomoléculas, e consequentemente, ao desenvolvimento de medicamentos novos e mais eficientes, assim como cosméticos, biocombstíveis e biomateriais inovadores.

Começando por um cristal de proteínas, os pesquisadores podem obter informações sobre a forma tridimensional destas proteínas, e também realizar estudos de triagem de ligantes. Nestes estudos, os detalhes atômicos das pequenas moléculas que interagem com as proteínas em estudo podem levar ao desenvolvimento de inibidores que podem gerar novos tipos de medicamentos ou catalisadores. Isto ocorre pois estes estudos podem revelar os mecanismos detalhados das interações entre enzimas e substratos, sugerindo rotas de melhoramento ou inibição das reações,  podendo guiar o desenvolvimento de novos produtos por pesquisadores das áreas de química sintética ou de produtos naturais.

TÉCNICAS EXPERIMENTAIS

As técnicas e configurações experimentais a seguir estão disponíveis nesta linha de luz. Para saber mais sobre as limitações e requerimentos das técnicas, contate o coordenador da linha de luz antes de submeter sua proposta.

SINGLE AND MULTIPLE-WAVELENGTH ANOMALOUS DIFFRACTION (SAD/MAD)

The station is available for conventional single wavelength data collection as well as for Single and Multiple-wavelength Anomalous Diffraction (SAD/MAD) experiments.

Recent publications using this setup:

  • Structural basis for dimer formation of the CRISPR-associated protein Csm2 of Thermotoga maritima (6895)Gallo, G., Gilles, A., Rangel, G., Zelanis, A., Mori, M. A., Campos, C. B., Wurtele, M. FEBS Journal, v. 283, n. 4, p. 694-703, 2016.
  • Structural analysis of a Dioclea sclerocarpa lectin: Study on the vasorelaxant properties of Dioclea lectins (6789)Barroso- Neto, I. L., Delatorre, P., Teixeira, C. S., Correia, J. L. A., Cajazeiras, J. B., Pereira, R. I., Nascimento, K. S., Laranjeira, E. P. P., Pires, A. F., Assreuy, A. M. S., Rocha, B. A. M., Cavada, B. S., International Journal of Biological Macromolecules, v. 82, p. 464- 470, 2016.
  • Mechanistic insights into c-di-GMP-dependent control of the biofilm regulator FleQ from Pseudomonas aeruginosa (6806) Matsuyama, B. Y., Krasteva, P. V., Baraquet, C., Harwood, C. S., Sondermann, H., Navarro, M. V. A. S. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, v.113, n. 2, p. E209-E218, 2016.

LAYOUT & ELEMENTOS ÓTICOS


 

 

ElementoTipoPosição [m]Descrição
SOURCEInsertion Device0.00Insertion Device W01A, 2.0 T hybrid 30-pole Wiggler, 22 mm minimal gap
M1Cylindrical Vertical Collimating Mirror11.00Rh coated ULE glass, $ \theta$=4 mrad
MonoDouble Crystal Monochromator14.26Water-cooled Si(111)
M2Toroidal Horizontal and Vertical Focusing Mirror16.00Rh coated silicon, $ \theta$=4 mrad, mechanical bender.

PARÂMETROS

ParâmetroValorCondição
Energy range [keV]5-15Si(111)
Energy resolution [$ \Delta$E/E]$ 10^{-4}$Si(111)
Beam size at sample [$ \mu \rm m^{2}$, FWHM]150 x 500at 8.5 keV
Beam divergence at sample [$ \rm mrad^{2}$, FWHM]3 mradat 8.5 keV
Flux density at sample [ph/s/$ \rm mm^{2}$]$ 10^{11}$at 8.5 keV

INSTRUMENTAÇÃO

InstrumentoTipoModeloEspecificaçõesFabricante
DetectorAreaPILATUS2M$ 172 \mu \rm m$ pixel, 1475 x 1679 pixel, 30 kHz frame rateDectris
DiffractometerData collectionMarDTBPhi and theta rotations. Ionizations chambers, slits, shutter and sample holding. Detector translation range 100 to 350 mm.Rayonics
CryostatsNitrogenCryojet XLSample cooling at 100 Kelvin.Oxford
DetectorFluorescenceX-123SDDSi drift diode (SDD). Energy resolution 125 to 140 eV FWHM at 5.9 KeV. Maximum count rate $ 4 \times 10^{6} \rm s^{-1}$. Channels number 8. Communication via EthernetAmptek

CONTROLE E AQUISIÇÃO DE DADOS

O controle ótico é atualmente feito utilizando o sistema EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System), rodando num sistema de controle PXI da National Instruments. O controle dos experimentos e coleta de dados com o detector Pilatus 2M (Dectris) é feito via uma estação RedHat rodando o programa MXCube, baseado na linguagem Python. MXCube é produto de uma colaboração internacional para a criação e desenvolvimento de uma interface gráfica para linhas de luz de cristalografia de macromoléculas (Gabadinho, J.et al.,2010, J. Synchrotron Rad. 17, 700-707). Melhorias como um goniômetro mini-kappa e um robô para a aquisição de dados em placas de cristalização estão em andamento.

Existem também duas maquinas rodando RedHat para acesso a uma maquina virtual com os seguintes aplicativos para tratamento de dados: iMOSFLM (v1.0.5); HKL2000* (v0.98.695B); CCP4 PACKAGE; SHELX; HKL2MAP (v0.2); PHENIX (v1.7); CNS; COOT; PYMOL; SHARP.

Informações adicionais podem ser encontradas nos links abaixo:

* O pacote HKL-2000, disponível na linha de luz é disponibilizado pelos autores para uso em pesquisa sem fins comerciais. O uso do aplicativo deve ser citado como: Z. Otwinowski and W. Minor “Processing of X-ray Diffraction Data Collected in Oscillation Mode”, Methods in Enzymology, Volume 276: Macromolecular Crystallography, part A, p. 307-326, 1997, C.W. Carter, Jr. and R.M. Sweet, Eds., Academic Press.

Pesquisadores realizando projetos sem fins comerciais podem utilizar o programa livremente, para analise e tratamento de dados na linha de luz. Pesquisadores que desejem utilizar o programa para analise de dados coletados no LNLS com fins comerciais devem possuir a licença apropriada. Esta licença pode ser obtida da HKL Reseach Inc. O desenvolvimento do pacote HKL-2000 é apoiado pelo projeto  GM-53163 cedido pelo NIH (National Institutes of Health) para os Drs. Zbyszek Otwinowski (Southwester Medical Center at Dallas) e Wladek Minor (University of Virginia).

COMO CITAR ESTA INSTALAÇÃO

Usuários devem declarar a utilização das instalações do LNLS em qualquer artigo, tese ou outro material publicado que utilize dados obtidos na realização de sua proposta.

Texto de apoio para declaração/agradecimento:

This research used resources of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS), an open national facility operated by the Brazilian Centre for Research in Energy and Materials (CNPEM) for the Brazilian Ministry for Science, Technology, Innovations and Communications (MCTIC). The _ _ _ beamline staff is acknowledged for the assistance during the experiments.

Ou:

Esta pesquisa utilizou recursos do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), uma instalação nacional aberta do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) operada pelo Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Agradecemos a equipe da Linha de Luz _ _ _ pela assistência durante os experimentos.

 

 Adicionalmente, em caso de publicação relacionada a esta instalação, favor citar o artigo abaixo.

GUIMARÃES, B. G.; SANFELICI, L.; NEUENSCHWANDER, R. T.; RODRIGUES, FL.; GRIZOLLI, W. C.; RAULIK, M. A.; PITON, J. R.; MEYER, B. C.; NASCIMENTO, A. S.; POLIKARPOV, I. The MX2 macromolecular crystallography beamline: a wiggler X-ray source at the LNLS. Journal of Synchrotron Radiation, 16: 69-75 (2009). doi:10.1107/S0909049508034870.

The Brazilian Synchrotron Light Laboratory [Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Campinas, SP, Brazil] is the first commissioned synchrotron light source in the southern hemisphere. The first wiggler macromolecular crystallography beamline (MX2) at the LNLS has been recently constructed and brought into operation. Here the technical design, experimental set-up, parameters of the beamline and the first experimental results obtained at MX2 are described. The beamline operates on a 2.0 T hybrid 30-pole wiggler, and its optical layout includes collimating mirror, Si(111) double-crystal monochromator and toroidal bendable mirror. The measured flux density at the sample position at 8.7 eV reaches 4.8 x 10^{11} photons s^{-1} mm^{-2} (100 mA)^{-1}. The beamline is equipped with a MarResearch Desktop Beamline Goniostat (MarDTB) and 3 x 3 MarMosaic225 CCD detector, and is controlled by a customized version of the Blu-Ice software. A description of the first X-ray diffraction data sets collected at the MX2 LNLS beamline and used for macromolecular crystal structure solution is also provided.

PUBLICAÇÕES

Abaixo está disponível a lista de artigos científicos produzidos com dados obtidos nas instalações desta Linha de Luz e publicados em periódicos indexados pela base de dados Web of Science.

Atenção Usuários: Dada a importância dos resultados científicos anteriores para a processo geral de avaliação das propostas, recomenda-se que os Usuários verifiquem e atualizem suas publicações tanto no portal SAU Online quanto na base de dados da Biblioteca do CNPEM. As atualizações da base de dados da biblioteca devem ser feitas enviando a informação bibliográfica completa para a Biblioteca (biblioteca@cnpem.br). As publicações são incluídas após checagem pela equipe da biblioteca e pela coordenação das linhas de luz. 

 

 MX2 

 Rochet, A.; Suzana, A. F.; Passos, A. R.; Kalile, T. A.; Berenguer, F. ; Santilli, C. V.; Pulcinelli, S. H.; Meneau, F.. In situ reactor to image catalysts at work in three-dimensions by Bragg coherent X-ray diffraction, Catalysis Today, v. 336, p. 169-173, 2019. DOI: 10.1016/j.cattod.2018.12.020

 MX1   MX2 

 Coitinho, J. B.; Costa, M. A. F.; Melo, E. M. ; Morais, E. A. ; Andrade, L. G. A. de ; Rocha, A. M. da ; Magalhães, M. T. Q. de ; Favaro, D. C.; Bleicher, L.; Pedroso, E. R. P. ; Góes, A. M. de; Nagem, R. A. P.. Structural and immunological characterization of a new nucleotidyltransferase-like antigen from Paracoccidioides brasilien, Molecular Immunology, v. 112, p. 151-162, 2019. DOI: 10.1016/j.molimm.2019.04.028

 MX2   SAXS1 

 Cordeiro, R. L.; Pirolla, R. A. S. ; Persinoti, G. F.; Gozzo, F. C.; Giuseppe, P. O.; Murakami, M. T.. N-glycan Utilization by Bifidobacterium Gut Symbionts Involves a Specialist beta-Mannosidase, Journal of Molecular Biology, v. 431n. 4, p. 732-747, 2019. DOI: 10.1016/j.jmb.2018.12.017

 MX2 

 Liberos-Zuniga, G. A. ; Silva, C. dos S.; Ferreira, R. S. ; Dias, M. V. B.. Structural Basis for the Interaction and Processing of beta-Lactam Antibiotics by L,D-Transpeptidase 3 (Ldt(Mt3)) from Mycobacterium tuberculosis, ACS Infectious Diseases, v. 5, n. 2, p. 260-271, 2019. DOI: 10.1021/acsinfecdis.8b00244

 MX2 

 Santos, C. A.; Morais, M. A. B.de ; Terrett, O. M. ; Lyczakowski, J. J. ; Zanphorlin, L. M.; Ferreira Filho, J. A.; Tonoli, C. C. C.; Murakami, M. T.; Dupree, P.; Souza, A. P.. An engineered GH1 ss-glucosidase displays enhanced glucose tolerance and increased sugar release from lignocellulosic materials, Scientific Reports, v. 9, p. 4903, 2019. DOI: 10.1038/s41598-019-41300-3

 MX2 

 Corrêa, T. L. R.; Tomazini Jr., A.; Wolf, L. D.; Buckeridge, M. S.; Santos, L. V. dos; Murakami, M. T.. An actinobacteria lytic polysaccharide monooxygenase acts on both cellulose and xylan to boost biomass saccharification, Biotechnology for Biofuels, v. 12, p. 117, 2019. DOI: 10.1186/s13068-019-1449-0

MAIS PUBLICAÇÕES

FOTOS


MX2 Estação Experimental/ MX2 Experimental Station



Português:
Estação experimental da linha MX2. Da esquerda para a direita: fendas, goniômetro e detector.

English:
MX2 experimental station. From left to right: slits, goniometer and detector.

MX2: Detalhes / Details



Português:
Detalhe do goniômetro, beam stopper e cryojet da Linha de Luz MX2.

English:
Details of the goniometer, beam stopper at cryojet at the MX2 beamline.

MX2 - Goniômetro e posicionador magnético/ MX2 - Goniometer and magnetic holder



Português:
Goniômetro e posicionador magnetico de amostras (a ser substituído por um posicionador mini-kappa).

English:
Goniometer and magnetic sample holder (to be replaced by a mini-kappa goniometer).

MX2: Estação Experimental / Experimental Station



Português:
Estação experimental da linha MX2 com detector Pilatus2M montado sobre a mesa marDTB.

English:
Experimental station of the MX2 beamline, with Pilatus2M detector mounted over a marDTB bench.

MX2: Detector



Português:
Goniômetro, Cryojet e Detector Pilatus2M na Linha de Luz MX2.

English:
Goniometer, Cryojet and Pilatus2M Detector at the MX2 beamline.

MX2 - Detector Pilatus 2M/ MX2 - Pilatus Detector



Português:
Detector Pilatus 2M e mesa de translação.

English:
Pilatus 2M detector and translation table.

MX2 - Visão do conjunto experimental/ MX2 - View of experimental setup



Português:
Visão do conjunto experimental, da esquerda para a direita: goniometro, Cryojet, braço robotico (em instalação) e detector Pilatus 2M.

English:
View of experimental setup, from left to right: goniometer, Cryojet, robotic arm (under commissioning) and Pilatus 2M detector.

MX2 - Microscópio Ótico/ MX2 - Optical Microscope



Português:
Microscópio ótico para seleção de cristais.

English:
Optical microscope for crystal selection.

MX2: Controle / Control



Português:
Área de controle da estação experimental da Linha de Luz MX2.

English:
Control area of the experimental stations of the MX2 beamline.

MX2: Coleta de Dados / Data Collection



Português:
Interface para coleta de dados na Linha de Luz MX2.

English:
Interface for data collection at the MX2 beamline.