Медицина / Открытие лекарств
Современные научные приборы незаменимы для исследовательских технологий в области медицины и открытия лекарств. JEOL предлагает решения для структурного анализа для медицины и открытия лекарств, объединяя технологии, включая электронные микроскопы, спектрометры ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометры. На этой странице представлены методы анализа и примеры применения, начиная от рабочего процесса кристаллографии и заканчивая анализом структуры отдельных частиц с использованием самых современных криоэлектронных микроскопов.
Структурный анализ с помощью крио-ПЭМ
Криоэлектронные микроскопы специализируются на наблюдении за образцами, чувствительными к электронному пучку, такими как белки.
Он применим для таких методов, как анализ структуры отдельных частиц, томография и электронная кристаллография.
ГроЭЛ
- Структура GroEL с разрешением 1.98 Å получена всего с помощью 504 микрофотографий
- В предыдущем исследовании структура GroEL с разрешением 3.1 Å была получена из 1,833 микрофотографий (по состоянию на 26 октября 2020 г. в EMDB)
Данные: предоставлены доктором Джунсо Фудзитой из Университета Осаки
гемоглобин
Криоэлектронная микрофотография (слева), трехмерная карта плотности (в центре) и подобранная атомная модель (справа) человеческого гемоглобина, полученные с помощью высокоскоростного сбора данных, 3 микрографий в час.
Данные: предоставлены доктором Мики Киносита из Университета Осаки
Экзосома
- Криоэлектронная томограмма изолированных экзосом с фазовой пластиной без отверстий.
- Трехмерное реконструированное изображение (томограмма) было получено из микрофотографий в диапазоне наклонов от -3° до +60° с шагом 60°.
Образец: предоставлен доктором Наоми Томинага из Национального онкологического центра исследований и инструментов и Токийского университета.
Канал щелевого соединения иннексин-6
- Образец: Иннексин-6 (Caenorhabditis elegans)
- Микроскоп: CRYO ARM™ 300 (300 кВ CFEG) с Gatan K2
- Программное обеспечение, используемое для получения изображений: JADAS (1974 изображения)
- Количество частиц: 91,613 37,767 (начальный захват), 3 XNUMX (для XNUMXD-реконструкции)
- Программное обеспечение, используемое для анализа изображений: Relion3
- Разрешение: 3.0 Å (при FSC = 0.143)
Образец предоставлен профессором А. Осима (Университет Нагоя)
Апоферритин
Самое высокое разрешение 1.53 Å, достигнутое криоЭМ 2019.02
- Характеристики оптики: Холодный FEG 300 кВ и фильтр энергии типа Ω с шириной щели 20 эВ
- Детектор: Gatan K2 (размер пикселя изображения: 0.495 Å, увеличение x 100,000 XNUMX)
- Сетка: Quantifoil 1.2/1.3 Cu 200 меш, хранилась в автозагрузчике в течение 3 дней перед сбором данных
- Количество микрофотографий: 974, собранных за 24 часа, 840 использованных для анализа изображений.
- Количество частиц: 120,295 XNUMX, использованных для окончательной реконструкции
- Программное обеспечение: RELION 3.1b, CTFFIND4
- Разрешение: 1.53 Å (фактор B: 47)
- Примечание: только первые 56 изображений создали карту с разрешением 1.76 Å (B-фактор: 45)
Плазмида мышиного апоферритина из Янагисавы, Данева и Киккавы @Токийский университет Като, Макино, Накане, Терахара, Канеко, Симидзу, Мотоки, Исикава, Йонекура и Намба 2019.02 (EMDB-9865)
B-галактозидаза
β-галактозидаза разрешение 2.43 Å CRYO ARM™
Трехмерное изображение ß-галактозидазы с использованием криоэлектронного микроскопа (CRYO ARM™ 3) при ускоряющем напряжении 200 кВ.
На рисунке показана структура β-галактозидазы, выявленная исследовательской группой под руководством специально назначенного профессора Кейити Намбы и доцента Такаюки Като из Высшей школы передовых биологических наук Университета Осаки с использованием крио-ЭМ CRYOARM™, оснащенного FEG типа Шоттки, при ускоряющем напряжении 200 кВ.
Эти данные были проверены методом Фурье-оболочечной корреляции (график), что привело к превосходному разрешению 2.43 Å на трехмерном реконструированном изображении.
- Образец: β-галактозидаза с PETG
- Микроскоп: CRYO ARM™ (Шоттки 200 кВ) / K2 summit
- Сетка: Quantifoil 1.2/1.3 Cu 200 меш, хранилась в автозагрузчике в течение 3 дней перед сбором данных
- Количество изображений: 2,500 за 3 дня от JADAS
- Размер пикселя изображения: 0.8 Å/пиксель
- Количество изображений частиц: 350,000 88,564 (начальный сбор), 3 XNUMX (для окончательной XNUMXD-реконструкции)
- Программное обеспечение: Motioncor2, Gctf, Gautomatch, Relion2.0
- Общая доза: 70 е-/Å2 (70 кадров (0.2 сек/кадры x 14 сек)
Данные: любезно предоставлены доктором Т. Като и доктором К. Намба, Университет Осаки, август 2017 г.
JEM-3300 CRYO ARM™ 300 II Полевой эмиссионный криоэлектронный микроскоп
JEM-3300 "CRYO ARM™ 300 II" — это криоэлектронный микроскоп, который специализируется на наблюдении образцов, чувствительных к электронному пучку, таких как белки, для анализа отдельных частиц, томографии и MicroED. Эта система обеспечивает улучшенную стабильность, производительность и простоту использования по сравнению с предыдущим поколением крио-ЭМ. Более того, это система «все в одном», которая может справиться со всем, от скрининга до сбора данных, что обеспечивает большую гибкость в работе на объектах клиентов для удовлетворения потребностей учреждения. Эти усовершенствования позволяют пользователям получать высококачественные изображения с помощью простого управления даже тем, кто никогда раньше не использовал электронный микроскоп.
Введение в рабочий процесс анализа органических соединений
Характеристики электронно-структурного анализа с использованием XtaLAB Synergy-ED
Анализ структуры электронной дифракции является одним из методов определения трехмерной структуры молекулы. Можно однозначно определить трехмерную конфигурацию всех атомов в сложных молекулах без необходимости процесса кристаллизации, требуемого в общем анализе структуры монокристалла с помощью рентгеновских лучей.
Уточнение структуры на основе результатов МС и ЯМР-анализа
Анализ структуры электронной дифракции выполняется на основе распределения электронной плотности. В случае молекул, состоящих из элементов с близкими атомными номерами, может быть сложно оценить разницу между каждым элементом и числом атомов водорода. Первоначальные структуры, полученные с помощью анализа электронной дифракции, могут быть уточнены с использованием информации о химической структуре, полученной с помощью МС и ЯМР.
Рабочий процесс анализа органических соединений
XtaLAB Synergy-ED может выполнять анализ структуры электронной дифракции на образцах порошка, таких как тестовые реагенты в их исходном состоянии. Кроме того, его можно комбинировать с масс-спектрометром (МС) и спектрометром ядерного магнитного резонанса (ЯМР) JEOL для точного химического структурного анализа субмикронных кристаллов.
Пример анализа алкалоидных органических соединений
① Вверху: Точная масс-спектрометрия ринхофиллина с помощью JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0
① Внизу: отредактированные спектры ЯМР HSQC и H2BC ринхофиллина с помощью JNM-ECZL 500R
① Отредактированные спектры ЯМР HSQC и H2BC цинхонидина с помощью JNM-ECZL 500R
② Связь между каналами, разделенными двумя связями, подтвержденная с помощью отредактированного спектра ЯМР H2BC цинхонидина с помощью JNM-ECZL 500R
③ Результат анализа структуры электронной дифракции мелких частиц цинхонидина с помощью XtaLAB Synergy-ED
Анализ микрокристаллической структуры гефитиниба
Определение кристаллической структуры
Точный структурный анализ с использованием XtaLAB Synergy-ED, масс-спектрометров и оборудования ядерного магнитного резонанса JEOL позволяет более точно определять кристаллическую структуру.
JSM-IT200 7 кВ × 1,000 вторичное электронное изображение
Гефитиниб: C22H24N4O3ФЦл
Рабочий процесс анализа кристаллической структуры
Анализ микрокристаллической структуры с помощью XtaLAB Synergy-ED
Возможен анализ кристаллической структуры гефитиниба в состоянии микрокристаллов.
Из образца были получены две расчетные структуры.
Анализ кристаллической структуры ЯМР с помощью твердотельного ЯМР JNM-ECZL600
Кристаллическую структуру можно проанализировать, выполнив расчеты DFT с предполагаемой структурой в качестве исходной структуры и сравнив ее с данными ЯМР твердого тела. 13Химический сдвиг C. Здесь была показана возможность предполагаемой структуры A.
Анализ молекулярной структуры с помощью JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0 и ЯМР раствора
Результаты анализа молекулярной структуры методами масс-спектрометрии и ЯМР раствора согласуются с предполагаемой структурой А.
Электронный дифрактометр XtaLAB Synergy-ED
XtaLAB Synergy-ED — это новый и полностью интегрированный электронный дифрактометр, который использует электронные пучки для создания бесшовного рабочего процесса от сбора данных до определения структуры трехмерных молекулярных структур. XtaLAB Synergy-ED является результатом объединения основных технологий для достижения синергии между высокоскоростным, высокочувствительным детектором (HyPix-ED) и программным обеспечением для анализа монокристаллов (CrysAlisPro для ED) компании Rigaku и технологией просвечивающего электронного микроскопа JEOL. Создавая бесшовный рабочий процесс от выбора образца (нанокристаллов) до сбора данных и анализа структуры, XtaLAB Synergy-ED делает электронную дифракцию легкодоступной для неспециалистов, которые не обладают обычно требуемыми знаниями в области электронной микроскопии и кристаллографии.
Система ЯМР-ФТ серии JNM-ECZL (ECZ Luminous™)
Серия JNM-ECZL (ECZ Luminous™) — это система ЯМР FT, оснащенная передовыми цифровыми и высокочастотными технологиями. Высокоинтегрированная система Smart Transceiver, высокоскоростная, высокоточная цифровая высокочастотная схема управления, обеспечивает дальнейшую миниатюризацию и стабильность спектрометра. Новая система Multi Frequency Drive System позволяет проводить многорезонансные измерения в стандартной конфигурации, предоставляя более широкий спектр решений.
JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0 MALDI-TOFMS система сверхвысокого разрешения по массе
JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0 — это MALDI-TOFMS*, которая использует инновационную ионную оптику SpiralTOF, обновленную для расширения диапазона масс этой системы высокого разрешения. JMS-S3000 определяет новый стандарт производительности MALDI-TOFMS и предоставляет самые современные аналитические решения для широкого спектра исследовательских областей, таких как функциональные синтетические полимеры, материаловедение и биомолекулы.
* Времяпролетный масс-спектрометр с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией
JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha Высокоэффективный газовый хроматограф - Времяпролетный масс-спектрометр
JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha — это высокопроизводительная система ГХ-МС, которая одновременно реализует высокое разрешение по массе, высокую точность определения масс, высокую чувствительность, высокоскоростной сбор данных, широкий динамический диапазон и широкий диапазон масс. Доступны два типа комбинированных источников ионов с множественной ионизацией — комбинированный источник ионов EI/FI/FD и комбинированный источник ионов EI/PI. Методы мягкой ионизации позволяют получать молекулярные ионы из неизвестных соединений, молекулярные ионы которых не могут быть получены с помощью EI, и облегчают выяснение их элементного состава. Система поставляется с программным обеспечением для автоматического анализа структуры «msFineAnalysis AI» для комплексного анализа структуры данных, измеренных комбинированными источниками ионов с множественной ионизацией, тем самым обеспечивая быстрый автоматический анализ структуры, который зависит не только от баз данных библиотеки масс-спектров.
Оборудование для химического анализа
Инструменты JEOL, используемые в области медицины и разработки лекарственных препаратов, а также их применение содержатся в PDF-файле.
Пожалуйста, взгляните и на это.
Чтобы просмотреть больше заявок по разделу «Медицина/Открытие лекарственных препаратов», нажмите кнопку ниже.