حیاتیاتی میکرو مالیکیولز: SAXS تجرباتی طریقوں میں پیشرفت
2023-09-10 10:00سمال اینگل ایکس رے سکیٹرنگ (SAXS) حل میں حیاتیاتی میکرو مالیکیولز کی ساختی اور ساختی تبدیلیوں کا تجزیہ کرنے کا ایک اہم طریقہ ہے۔ چھوٹا زاویہایکسرےبکھرنے کا استعمال عام طور پر پروٹین کی تہہ، تعامل اور لچک کی چھان بین کے ساتھ ساتھ میکرو مالیکولر کمپلیکس کی ساخت اور بیرونی حالات میں ہونے والی تبدیلیوں پر ان کے ساختی ردعمل کا مطالعہ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ SAXS کی مقامی ریزولیوشن عام طور پر دسیوں اینگسٹروم میں ہوتی ہے۔ دیگر خصوصیات کے طریقوں (جیسے میکرو مالیکولر کرسٹالوگرافی، جوہری مقناطیسی گونج سپیکٹروسکوپی، یا کرائیو الیکٹران مائکروسکوپی) کے مقابلے میں، کم ریزولیوشن بنیادی طور پر ذرات کی شکل اور سائز حاصل کر سکتی ہے۔ جدید سنکروٹرون ریڈی ایشن ڈیوائسز میں، چھوٹے زاویہ کو بکھیرنے کے لیے وقف لائن اسٹیشن چند ملی سیکنڈز میں اعلیٰ معیار کا ڈیٹا حاصل کرنے کے قابل ہوتے ہیں، اس طرح روایتی تجربات کے علاوہ وقت کے ساتھ حل کیے جانے والے تجربات بھی ممکن ہوتے ہیں۔
چھوٹے زاویہ کا ایکس رےبکھرنے کے تجربات پتلے محلول میں کیے جا سکتے ہیں اور عام طور پر نمونے کی خصوصی تیاری کی ضرورت نہیں ہوتی۔ شکل کے تجزیے کے ساختی مطالعہ کے لیے، محلول کو عام طور پر انتہائی صاف اور monodisperse کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن اسے منجمد اور کرسٹلائز کرنے کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ اس لیے SAXS مختلف حل کے حالات کے تحت تجزیوں کی ہائی تھرو پٹ اسکریننگ کے لیے بہت عملی ہے۔ SAXS کے ذریعے حاصل کردہ معلومات دیگر ساختی خصوصیت کی تکنیکوں کے لیے بھی تکمیلی ہو سکتی ہیں، اس لیے خصوصیت کے ٹیسٹوں کی جامع سیریز میں یہ بہت اہم ہے، جس سے اکثر میکرو مالیکولر نظاموں کے بارے میں جامع اور درست معلومات حاصل کی جا سکتی ہیں۔
SAXS ٹیسٹ میں، ایک یک رنگی، انتہائی کولیمیٹڈ ایکس رے بیمنمونے سے گزرنے کے بعد سالوینٹ میں تحلیل ہونے والے بڑے مالیکیولز کے ذریعے بکھرے ہوئے ہیں۔ یہ مالیکیول عام طور پر منظم، جامد متواتر ترتیب نہیں رکھتے، جیسا کہ وہ کرسٹل میں کرتے ہیں، لیکن سالوینٹ میں تصادفی اور سمت سے تقسیم ہوتے ہیں۔ لہٰذا بکھرے ہوئے ایکس رے کرسٹل کے نمونے کی طرح تیز پھیلاؤ سگنل کے بجائے مرکزی بیم کے قریب ایک پھیلا ہوا سگنل پیدا کریں گے۔ چھوٹے زاویہ بکھرنے کی شدت کی کونیی تقسیم براہ راست عالمی ذرہ ساخت سے متعلق ہے، جو ساخت کی معلومات کا تعین کرنے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہے۔ اگر نمونہ معیاری حالات کے تحت ایک پتلا ذرہ حل ہے، تو بکھرنے کا نمونہ آئسوٹروپک ہے، یعنی ایزیمتھ کا اوسط ہے۔
چھوٹے زاویہ سے بکھرے ہوئے سگنل کے ذریعے ریکارڈ کیا گیا۔پکڑنے والااس میں نہ صرف macromolecule سے بکھرے ہوئے سگنل پر مشتمل ہے، بلکہ سالوینٹس، سیمپل ڈیوائس، اور SAXS آلہ کا سگنل بھی شامل ہے۔ اس طرح، بفر محلول کے بکھرے ہوئے سگنل کو گھٹا کر، یعنی اسے نمونے کے محلول کے معمول کے شدت کے منحنی خطوط سے گھٹا کر، سالوینٹس میں تحلیل ہونے والے بائیو میکرو مالیکیولز سے بکھرے ہوئے سگنل کو I(s) سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ کے بکھرنےایکس رےذرات اور ان کے ہائیڈریٹڈ خولوں کے ذریعے۔ بکھرنے کی شدت کا اظہار ویکٹر مساوات s=4πsinθ/λ سے ہوتا ہے، جہاں λ واقعہ ایکس رے کی طول موج ہے اور 2θ بکھرنے والا زاویہ ہے۔
پتلی محلولوں کے لیے (ذرات کا ارتکاز عام طور پر 1% سے کم ہوتا ہے)، عام طور پر ذرات کے درمیان کوئی تعامل نہیں ہوتا، اس لیے مختلف بکھرنے کی شدتیں (شکل عوامل) خود ذرات کی ساخت سے متعلق ہوتی ہیں۔ انتہائی مرتکز حلوں کے لیے، اضافی بین سالمی تعاملات چھوٹے زاویہ سے بکھرے ہوئے سگنلز (جسے ساختی عوامل کہتے ہیں) میں بھی جھلک سکتے ہیں، جو بنیادی طور پر مختلف مقامات پر ذرات کے جوڑے کی عکاسی کرتے ہیں۔ بکھرے ہوئے سگنل میں ساختی عوامل کی شراکت، جو عام طور پر بکھرنے والے منحنی خطوط کے چھوٹے زاویہ والے علاقے میں ظاہر ہوتی ہے، کو ذرات کے درمیان تعامل کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ لیکن اگر ذرات کی ساخت کے بارے میں معلومات کا مطالعہ کرنا ہو تو اس اثر کو دور کرنے کی ضرورت ہے۔ ساختی مطالعات میں، محلول کا ارتکاز عام طور پر اتنا کم ہونا ضروری ہے کہ ساختی عنصر کا حصہ نہ ہونے کے برابر ہو، لیکن کافی مضبوط بکھرے ہوئے سگنل حاصل کرنے کے لیے ایک خاص ارتکاز کی ضمانت ہونی چاہیے۔ معمول کا طریقہ یہ ہے کہ نمونے کے حل کے مختلف ارتکاز پر جانچیں اور پھر لامحدود طور پر پتلے ہوئے محلولوں کو نکالیں۔