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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

Dommages causés par l’irradiation X et limites en dose en cristallographie sérielle

La cristallographie aux rayons X est la méthode la plus utilisée pour déterminer la structure des macromolécules biologiques – protéines, ADN, ARN et complexes formés entre ceux-ci. Elle est cependant limitée par le fort dommage induit par l’irradiation X aux molécules biologiques. Pour réduire ces dommages, les expériences de cristallographie aux rayons X sont généralement conduites à températures cryogéniques, bloquant parfois une hétérogénéité conformationnelle importante pour la fonction biologique. Avec l’avènement de la cristallographie sérielle – où chaque cristal n’est exposé qu’une seule fois permettant une distribution de la dose sur des milliers de cristaux plutôt que sur un seul – les expériences de cristallographie à température ambiante sont cependant de plus en plus fréquentes, lesquelles pourraient permettre des études structurales résolues en temps sur pratiquement tous les systèmes biologiques. Il convient cependant de savoir quelle dose de rayons X peut être déposée sur chaque cristal, à température ambiante, avant que l’information biologique enregistrée sur ce dernier soit compromise ; on parle de limite en dose. Grâce à une méthode nouvelle de cristallographie sérielle, prenant avantage à la fois du faisceau micro-focalisé et du détecteur de dernière génération disponibles sur la ligne ID13 de l’ESRF, les chercheurs de l’IBS, de l’ESRF et de l’ILL, en collaboration avec des collègues des Universités d’Oxford, de San Francisco et de Notre Dame, ont pu déterminer cette limite en dose et mettre en évidence les dommages spécifiques causés aux macromolécules biologiques par l’irradiation X à température ambiante. Cette limite en dose est une information importante pour la conduite des futures expériences de cristallographie sérielle à température ambiante, dans les synchrotrons de 4ème génération. L’ESRF-EBS en est le tout premier exemplaire.

Radiation damage and dose limits in serial synchrotron crystallography at cryo- and room temperatures. Eugenio de la Mora, Nicolas Coquelle, Charles S. Bury, Martin Rosenthal, James M. Holton, Ian Carmichael, Elspeth F. Garman, Manfred Burghammer, Jacques-Philippe Colletier, and Martin Weik . PNAS ; doi.org/10.1073/pnas.1821522117