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Diffraction et diffusion des rayons X

Diffraction et diffusion des rayons X – Aspects conceptuels

Principes de la diffraction des rayons X par les macromolécules - Jean Cavarelli (IGBMC, Strasbourg-Illkirch)

L’objectif de ce premiers cours est de comprendre les principes fondamentaux de la détermination d'une structure 3D  d'une macromolécule biologique par diffraction des rayons X sur des monocristaux.  Dans un processus complexe mais tres automatisé de nos jours, il s'agira de comprendre les étapes limitantes, les points de controles et de décisions, et de présenter les critères importants pour l'utilisateur d'une structure cristallographique.

Documents de présentation

Reciprocal space in real time (200 oscillation images, 1° oscillation per frame (Format avi))

Un tour d'horizon de la cristallographie des macromolécules biologiques

Une liste de publications

Aspects pratiques de la cristallographie aux rayons X des macromolécules - Stéphane Réty (IBCP, Lyon)

Pour calculer la densité électronique, il faut connaitre les amplitudes et les phases des facteurs de structures. Seules les amplitudes peuvent être mesurées lors de l'expérience de diffraction. Ce cours présentera les différentes méthodes expérimentales permettant de calculer les phases: par incorporation d'atomes lourds (SIR, MIR), utilisation de la diffusion anomale (SAD, MAD) ou combinaison de ces méthodes (SIRAS). Si une structure proche de la structure à résoudre a déjà été déterminée, le remplacement moléculaire peut fournir des phases initiales (MR). La qualité des phases peut être ensuite améliorée par des techniques de modification de densité (nivellement de solvant, moyennation en appliquant les symétries non cristallographiques). La structure est alors construite dans la densité électronique puis affinée. L'objectif de l'affinement est de diminuer le facteur R cristallographique mesurant l'écart entre les amplitudes observées et celles calculées à partir du modèle.  La structure est enfin validée par les paramètres stéréochimiques et structuraux en vue de son dépôt dans la Protein Data Bank (PDB).

Documents de Présentation

Diffusion aux petits angles en solution pour les macromolécules biologiques - Aurélien Thureau (SOLEIL, Gif sur Yvette) Marie-Hélène LeDu (I2BC, Saclay)

L’objectif de ce cours est de vous fournir rapidement les fondamentaux de l’analyse des données de SAXS. Le Guinier, la courbe Kratky et la fonction de corrélation des distances seront principalement discutés. Des aspects pratiques sur la conduite des mesures seront également intégrés au cours. La conclusion portera sur une comparaison entre les deux techniques X-ray que sont la cristallographie et le SAXS des macromolécules.

 Document de présentation

Diffraction et diffusion des rayons X - Etats de l'art technologiques

Sources et détecteurs de rayons X: Evolution passée et présente - Jean-Luc Ferrer (IBS, Grenoble)

Les progrès technologiques réalisés dans le domaine de la cristallographie des macromolécules biologiques ont fondamentalement changé la nature de cette discipline dans les dernières décennies. Des changements encore plus importants sont peut-être à attendre pour les prochaines années. Cela concerne autant les sources de rayons X, leur détection, la préparation et la manipulation des échantillons, et bien évidement la méthode de résolution des structures par cristallographie. Un survol des jalons importants de cette évolution sera donné dans cette présentation, ainsi qu'un bilan sur les moyens actuellement disponibles.

Document de présentation
 

Diffraction et diffusion des rayons X– Aspects pratiques

TP Diffraction des rayons X - Jean-Luc Ferrer, Stéphane Réty, Marie-Hélène LeDu, Alain Roussel, Marc Ruff, Jean Cavarelli

Tutorial du TP Diffraction des rayons X

TD SAXS - Aurélien Thureau (SOLEIL, Gif sur Yvette) & Marie-Hélène LeDu (I2BC, Saclay)

Le TD illustrera le déroulement d’une analyse de données de SAXS sur des exemples, en partant des données brutes jusqu’à l’interprétation structurale des résultats. Les participants apprendront ainsi l’utilisation des principaux logiciels pour effectuer les différentes étapes. Si le temps nous le permet, trois exemples traitant des questions différentes sont envisagés (état d’oligomérisation d’une aldolase en solution ; l’analyse d’une protéine multi-modulaire et partiellement flexible ; analyse d’un complexe de protéines).

 Document de présentation

Quelques articles intéressant à lire sur le SAXS:

1. Vestergaard B. (2016) Analysis of biostructural changes, dynamics, and interactions - Small-angle X-ray scattering to the rescue. Arch Biochem Biophys. 2016 Mar 2. pii: S0003-9861(16)30048-0. doi: 10.1016/j.abb.2016.02.029. ==> (accès via site RéNaFoBiS)

2. Trewhella J, Hendrickson WA, Kleywegt GJ, Sali A, Sato M, Schwede T, Svergun DI, Tainer JA, Westbrook J, Berman HM. (2013) Report of the wwPDB Small-Angle Scattering Task Force: data requirements for biomolecular modeling and the PDB. Structure. 2013 Jun 4;21(6):875-81. doi: 10.1016/j.str.2013.04.020.

3. Jacques DA, Trewhella J. (2010) Small-angle scattering for structural biology--expanding the frontier while avoiding the pitfalls. Protein Sci. 2010 Apr;19(4):642-57. doi: 10.1002/pro.351. ==> (accès via site RéNaFoBiS)

4. Putman et al., Quarterly Reviews of Biophysics 40, 3 (2007)

Le site de la ‘data bank’ pour des données SAXS:

http://www.sasbdb.org/

avec quelques explications et vidéos : http://www.sasbdb.org/aboutSASBDB