Perubatan / Penemuan ubat
Instrumen saintifik terkini amat diperlukan untuk perubatan dan teknologi penyelidikan penemuan ubat. JEOL menawarkan penyelesaian analisis struktur untuk penemuan ubat dan ubat dengan menghubungkan teknologi, termasuk mikroskop elektron, spektrometer resonans magnet nuklear dan spektrometer jisim. Halaman ini memperkenalkan kaedah analisis dan contoh aplikasi daripada aliran kerja crystallograpphy kepada analisis struktur zarah tunggal menggunakan mikroskop elektron cryo paling canggih.
Analisis struktur oleh Cryo-TEM
Mikroskop cryo-elektron dikhususkan dalam pemerhatian spesimen sensitif rasuk elektron, seperti protein.
Ia boleh digunakan untuk kaedah seperti analisis struktur zarah tunggal, tomografi dan kristalografi elektron.
GroEL
- Struktur GroEL pada resolusi 1.98 Å dicapai dengan hanya 504 mikrograf
- Dalam kajian terdahulu, struktur GroEL pada resolusi 3.1 Å diperoleh daripada 1,833 mikrograf. (sehingga 26 Okt. 2020 di EMDB)
Data：ihsan Dr. Junso Fujita di Universiti Osaka
Hemoglobin
Mikrograf cryo-elektron(kiri), peta ketumpatan 3D(tengah), dan model atom terpasang(kanan) hemoglobin manusia yang diperoleh melalui pengumpulan data berkelajuan tinggi, 850 mikrograf sejam.
Data：ihsan Dr. Miki Kinoshita di Universiti Osaka
Exosome
- Cryo-elektron tomogram bagi eksosom terpencil dengan plat fasa tanpa lubang.
- Imej yang dibina semula 3D (tomogram) diperoleh daripada mikrograf julat kecondongan dari -60° hingga +60° dengan langkah 2°.
Contoh：ihsan Dr. Naoomi Tominaga di Instrumen Penyelidikan Pusat Kanser Nasional dan Universiti Tokyo.
Saluran persimpangan jurang Innexin-6
- Contoh: Innexin-6 (Caenorhabditis elegans)
- Mikroskop: CRYO ARM™ 300 (300 kV CFEG) dengan Gatan K2
- Perisian yang digunakan untuk pemerolehan imej : JADAS (1974 imej)
- Bilangan zarah: 91,613 (Pengambilan awal), 37,767 (untuk pembinaan semula 3D)
- Perisian yang digunakan untuk analisis imej: Relion3
- Resolusi: 3.0 Å (pada FSC = 0.143)
Contoh oleh Prof. A. Oshima (Universiti Nagoya)
Apoferritin
Peleraian tertinggi 1.53 Å dicapai oleh cryoEM 2019.02
- Ciri optik: FEG sejuk 300 kV & Ω -penapis tenaga jenis dengan lebar celah 20 eV
- Pengesan: Gatan K2 (saiz piksel imej: 0.495 Å, mag x 100,000)
- Grid: Kuantifoil 1.2/1.3 Cu 200 mesh, disimpan dalam autoloader selama 3 hari sebelum pengumpulan data
- Bilangan mikrograf: 974 dikumpul selama 24 jam, 840 digunakan untuk analisis imej
- Bilangan zarah: 120,295 digunakan untuk pembinaan semula akhir
- Perisian: RELION 3.1b, CTFFIND4
- Resolusi: 1.53 Å (faktor B: 47)
- Nota: 56 imej pertama sahaja menghasilkan peta dengan resolusi 1.76 Å (faktor B: 45)
Plasmid apoferritin tikus dari Yanagisawa, Danev & Kikkawa @Tokyo University Kato, Makino, Nakane, Terahara, Kaneko, Shimizu, Motoki, Ishikawa, Yonekura & Namba 2019.02 (EMDB-9865)
B-galaktosidase
β -galactosidase 2.43 Å resolusi CRYO ARM™
Imej 3D ß-galactosidase menggunakan mikroskop elektron cryo (CRYO ARM™ 200) pada voltan pecutan 200 kV.
Angka tersebut menunjukkan struktur β -galactosidase yang didedahkan oleh pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Dilantik Khas Keiichi Namba dan Penolong Profesor Takayuki Kato dari Sekolah Siswazah Biosains Frontier, Universiti Osaka, menggunakan cryo-EM,CRYOARM™ yang dilengkapi dengan FEG jenis Schottky pada voltan pecutan 200 kV.
Data ini telah disahkan oleh kaedah Fourie Shell Correlation (graf), menghasilkan resolusi cemerlang 2.43 Å dalam imej yang dibina semula 3D.
- Sampel: β -galactosidase dengan PETG
- Mikroskop: CRYO ARM™ (Schottky 200 kV) / puncak K2
- Grid: Kuantifoil 1.2/1.3 Cu 200 mesh, disimpan dalam autoloader selama 3 hari sebelum pengumpulan data
- Bilangan Imej: 2,500 dalam tempoh 3 hari oleh JADAS
- Saiz piksel imej: 0.8 Å/piksel
- Bilangan imej zarah: 350,000 (Pengambilan awal), 88,564 (untuk pembinaan semula 3D terakhir)
- Perisian: Motioncor2, Gctf, Gautomatch, Relion2.0
- Jumlah dos: 70 e-/Å2 (70 bingkai (0.2 saat/bingkai x 14 saat)
Data: ihsan oleh Dr. T. Kato dan Dr. K. Namba, Universiti Osaka, Ogos 2017
JEM-3300 CRYO ARM™ 300 II Mikroskop Cryo-Electron Pelepasan Medan
JEM-3300 "CRYO ARM™ 300 II" ialah mikroskop cryo-elektron yang mengkhusus dalam pemerhatian spesimen sensitif pancaran elektron, seperti protein, untuk analisis zarah tunggal, tomografi dan MicroED. Sistem ini menawarkan kestabilan, daya pemprosesan dan kemudahan penggunaan yang lebih baik berbanding dengan generasi cryo-EM sebelumnya. Selain itu, ini adalah sistem semua-dalam-satu yang boleh mengendalikan segala-galanya daripada penyaringan kepada pemerolehan data, membolehkan lebih fleksibiliti dalam operasi di tapak pelanggan untuk memenuhi keperluan kemudahan tersebut. Penambahbaikan ini membolehkan pengguna mendapatkan imej berkualiti tinggi dengan operasi mudah walaupun bagi mereka yang tidak pernah menggunakan mikroskop elektron sebelum ini.
Pengenalan Aliran Kerja untuk Analisis Sebatian Organik
Ciri-ciri analisis struktur pembelauan elektron menggunakan XtaLAB Synergy-ED
Analisis struktur pembelauan elektron adalah salah satu kaedah untuk menentukan struktur tiga dimensi sesuatu molekul. Adalah mungkin untuk menentukan dengan jelas konfigurasi tiga dimensi semua atom dalam molekul kompleks tanpa memerlukan proses penghabluran yang diperlukan dalam analisis struktur sinar-X kristal tunggal umum.
Penapisan struktur berdasarkan keputusan analisis MS dan NMR
Analisis struktur pembelauan elektron dilakukan berdasarkan taburan ketumpatan elektron. Dalam kes molekul yang terdiri daripada unsur-unsur dengan nombor atom yang serupa, mungkin sukar untuk menganggarkan perbezaan antara setiap unsur dan bilangan atom hidrogen. Struktur awal yang diperoleh daripada analisis pembelauan elektron boleh diperhalusi menggunakan maklumat struktur kimia yang diperoleh daripada MS dan NMR.
Aliran kerja analisis sebatian organik
XtaLAB Synergy-ED boleh melakukan analisis struktur pembelauan elektron pada sampel serbuk seperti reagen ujian dalam keadaan asalnya. Selain itu, ia boleh digabungkan dengan spektrometer jisim (MS) JEOL dan spektrometer resonans magnetik nuklear (NMR) untuk analisis struktur kimia yang tepat bagi hablur sub-mikron.
Contoh analisis sebatian organik alkaloid
① Atas: Spektrometri jisim rhynchophylline yang tepat oleh JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0
① Bawah: HSQC yang disunting dan spektrum H2BC NMR Rhynchophylline yang disunting oleh JNM-ECZL 500R
① Mengedit HSQC dan menyunting spektrum H2BC NMR Cinchonidine oleh JNM-ECZL 500R
② Sambungan antara saluran yang dipisahkan oleh dua ikatan yang disahkan daripada spektrum H2BC NMR cinchonidine yang telah diedit oleh JNM-ECZL 500R
③ Hasil analisis struktur pembelauan elektron bagi zarah halus cinchonidine oleh XtaLAB Synergy-ED
Analisis Struktur Mikrokristalin Gefitinib
Penentuan struktur kristal
Analisis struktur yang tepat menggunakan spektrometer jisim XtaLAB Synergy-ED dan JEOL serta peralatan resonans magnetik nuklear membolehkan penentuan struktur kristal yang lebih tepat.
JSM-IT200 7 kV × 1,000 imej elektron sekunder
Gefitinib : C22H24N4O3FCl
Aliran Kerja Analisis Struktur Kristal
Analisis struktur mikrohablur oleh XtaLAB Synergy-ED
Adalah mungkin untuk menganalisis struktur kristal gefitinib dalam keadaan mikrokristal.
Dua struktur anggaran diperolehi daripada sampel.
Analisis struktur kristal NMR oleh keadaan pepejal JNM-ECZL600 NMR
Struktur kristal boleh dianalisis dengan melakukan pengiraan DFT dengan anggaran struktur sebagai struktur awal dan membandingkannya dengan NMR keadaan pepejal. 13C peralihan kimia. Di sini, kemungkinan anggaran struktur A ditunjukkan.
Analisis struktur molekul oleh JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0 dan larutan NMR
Keputusan analisis struktur molekul oleh spektrometri jisim dan larutan NMR bersetuju dengan anggaran struktur A.
XtaLAB Synergy-ED Electron Diffractometer
XtaLAB Synergy-ED ialah difraktometer elektron baharu dan bersepadu sepenuhnya yang menggunakan pancaran elektron untuk mencipta aliran kerja yang lancar daripada pengumpulan data kepada penentuan struktur struktur molekul tiga dimensi. XtaLAB Synergy-ED adalah hasil gabungan teknologi teras untuk mencapai sinergi antara pengesan kepekaan tinggi Rigaku (HyPix-ED) dan perisian analisis kristal tunggal (CrysAlisPro untuk ED) dan teknologi mikroskop elektron penghantaran JEOL. Dengan mencipta aliran kerja yang lancar daripada pemilihan sampel (nanocrystals) kepada pengumpulan data dan analisis struktur, XtaLAB Synergy-ED menjadikan pembelauan elektron mudah diakses oleh bukan pakar yang tidak mempunyai kepakaran dalam mikroskop elektron dan kristalografi yang biasanya diperlukan.
Sistem FT NMR siri JNM-ECZL (ECZ Luminous™).
Siri JNM-ECZL (ECZ Luminous™) ialah sistem FT NMR yang dilengkapi dengan teknologi digital dan frekuensi tinggi yang terkini. Sistem Transceiver Pintar yang sangat bersepadu, litar kawalan frekuensi tinggi digital berkelajuan tinggi dan berketepatan tinggi, membolehkan pengecilan selanjutnya dan memastikan kestabilan spektrometer. Sistem Pemacu Berbilang Frekuensi baharu membolehkan pengukuran berbilang resonans dalam konfigurasi standard, menyediakan rangkaian penyelesaian yang lebih luas.
JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0 Ultra-High Mass-Resolution Sistem MALDI-TOFMS
JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0 ialah MALDI-TOFMS* yang menggunakan optik ion SpiralTOF inovatif yang telah dikemas kini untuk memanjangkan julat jisim sistem resolusi tinggi ini. JMS-S3000 mentakrifkan standard baharu dalam prestasi MALDI-TOFMS dan menyediakan penyelesaian analitikal terkini untuk pelbagai bidang penyelidikan seperti polimer sintetik berfungsi, sains bahan dan biomolekul.
* Spektrometer Jisim Masa Penerbangan/Pengionan Laser Berbantukan Matriks
JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha Kromatografi Gas Berprestasi Tinggi - Spektrometer Jisim Masa-Penerbangan
JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha ialah sistem GC-MS berprestasi tinggi yang pada masa yang sama merealisasikan resolusi jisim tinggi, ketepatan jisim tinggi, kepekaan tinggi, pemerolehan data berkelajuan tinggi, julat dinamik yang luas dan julat jisim yang luas. Dua jenis sumber ion gabungan berbilang pengionan - sumber ion gabungan EI/FI/FD dan sumber ion gabungan EI/PI - tersedia. Kaedah pengionan lembut boleh menghasilkan ion molekul daripada sebatian yang tidak diketahui yang ion molekulnya tidak dapat dihasilkan oleh EI, dan memudahkan penjelasan komposisi unsurnya. Sistem ini dilengkapi dengan perisian analisis struktur automatik "msFineAnalysis AI" untuk analisis struktur bersepadu bagi data yang diukur oleh sumber ion gabungan multiionisasi, sekali gus menyediakan analisis struktur automatik yang pantas, yang tidak hanya bergantung pada pangkalan data perpustakaan spektrum massa.
Peralatan Analisis Kimia
Instrumen JEOL yang digunakan dalam bidang penemuan ubat dan ubat dan aplikasinya terkandung dalam PDF.
Sila lihat ini juga.
Untuk melihat aplikasi mengenai Perubatan / Penemuan Ubat dengan lebih lanjut, klik butang di bawah.