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Linha de Luz MX2

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.

CONTATO & EQUIPE

Para mais informações sobre a linha de luz, entre em contato.

TÉCNICAS EXPERIMENTAIS

The following experimental techniques and setups are available to users in this beamline. To learn more about the techniques’ limitations and requirements (sample, environment, etc.) contact the beamline coordinator before submitting your proposal.

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. 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. 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. 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

Element Type Position [m] Description
SOURCE Insertion Device 0.00 Insertion Device W01A, 2.0 T hybrid 30-pole Wiggler, 22 mm minimal gap
M1 Cylindrical Vertical Collimating Mirror 11.00 Rh coated ULE glass, θ=4 mrad
Mono Double Crystal Monochromator 14.26 Water-cooled Si(111)
M2 Toroidal Horizontal and Vertical Focusing Mirror 16.00 Rh coated silicon, θ=4 mrad, mechanical bender

PARÂMETROS

Parameter Value Condition
Energy range [keV] 5-15 Si(111)
Energy resolution [E/E] 10-4 Si(111)
Beam size at sample [µm2, FWHM] 150 x 500 at 8.5 keV
Beam divergence at sample [mrad2, FWHM] 3 at 8.5 keV
Flux density at sample [ph/s/mm2] 1011 at 8.5 keV

INSTRUMENTAÇÃO

Instrument Type Model Manufacturer Specifications
Detector Area PILATUS2M 172 µm pixel, 1475 x 1679 pixel, 30 kHz frame rate Dectris
Diffractometer Data collection MarDTB Phi and theta rotations. Ionizations chambers, slits, shutter and sample holding. Detector translation range 100 to 350 mm. Rayonics
Cryostats Nitrogen Cryojet XL Sample cooling at 100 Kelvin. Oxford
Detector Fluorescence X-123SDD Si drift diode (SDD). Energy resolution 125 to 140 eV FWHM at 5.9 KeV. Maximum count rate 4 x 106 s-1 Channels number 8. Communication via Ethernet Amptek

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 publicação, como artigos, apresentações em conferências, tese ou qualquer outro material publicado que utilize dados obtidos na realização de sua proposta.

 

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. 


Martins, F. H.; Paula, F. L. O.; Gomes, R. C.; Gomes, J. A.; Aquino, R.; Porcher, F.; Perzynski, R.; Depeyrot, J.. Local Structure Investigation of Core-Shell CoFe2O4@gamma-Fe2O3 Nanoparticles, Brazilian Journal of Physics, v.51, p. 47–59, 2021. DOI:10.1007/s13538-020-00829-9


Silva, L. F. da; Catto, A. C.; Bernardini, S.; Fiorido, T.; Palma, J. V. N. de ; Avansi Jr., W.; Aguir, K.; Bendahan, M.. BTEX gas sensor based on hematite microrhombuses, Sensors and Actuators B-Chemical, v. 326, p. 128817, 2020. DOI:10.1016/j.snb.2020.128817


Pereira, M. O.; Felix, V. de S. ; Oliveira-Carvalho, A. L.; Ferreira, D. S. R.; PImenta, A. R. ; Carvalho, C. S.; Silva, F. L. e; Pérez, C. A.; Galante, D.; Freitas, R. P. de. Investigating counterfeiting of an artwork by XRF, SEM-EDS, FTIR and synchrotron radiation induced MA-XRF at LNLS-BRAZIL, Spectrochimica Acta Part A-Molecular and Biomolecular Spectroscopy, v. 246, p. 118925, 2021. DOI:10.1016/j.saa.2020.118925


Lopes, N. A. ; Mertins, O.; Pinilla, C. M. B. ; Brandelli, A.. Nisin induces lamellar to cubic liquid-crystalline transition in pectin and polygalacturonic acid liposomes, Food Hydrocolloids, v. 112, p.106320, 2021. DOI:10.1016/j.foodhyd.2020.106320


Coura, R, L. C. ; Andrade, A. B.; Monteiro, T. de J.; Novais, S. M. V.; Macedo, Z. S.; Valerio, M. E. G.. Photoluminescent properties of BaF2 scintillator-polystyrene composite films under vacuum ultraviolet radiation, Materials Research Bulletin, v.135, p. 111159, 2021. DOI:10.1016/j.materresbull.2020.111159


Moreno, H.; Cortes, J. A. ; Praxedes, F. M. ; Freitas, S. M. de; Rezende, M. V. dos S.; Simões, A. Z. ; Teixeira, V. C.; Ramírez, M. A.. Tunable photoluminescence of CaCu3Ti4O12 based ceramics modified with tungsten, Journal of Alloys and Compounds, v.850, p. 156652, 2021. DOI:10.1016/j.jallcom.2020.156652


GALERIA DE 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.