Du kan inte lösa en struktur med en enda ram, inte ens med perfekt diffraktion.

Anledningen till att du behöver bilder över en stor vinkellängd är att diffraktionsmönstret också har tre dimensioner, i så -kallas "ömsesidigt utrymme". Som minimum krävs en 180 ° -rotation av kristallen för att svepa hela det ömsesidiga rymdsfären med detektionsplanet, även om symmetri i kristallstrukturen kan minska detta ytterligare (vissa av mina proteiner krävde bara 90 °, jag tror att sexkantiga enhetsceller med 6-faldig symmetri kan leva med 30 °). Eftersom kristaller är riktiga saker (läs: icke-ideal, dubbelt så för proteinkristaller), utökas sopningen för att få lite redundans.

Inte genom att analysera ett enda protein. Det finns arbete med röntgenlasrar.

Du måste ta en samtidig bild av miljontals proteiner och använda den för att få en struktur. Det är inte riktigt prime time. Människor gör också detta med elektronstrålar i elektronmikroskop.

Dessa metoder rekonstruerar 3D-modeller av molekylerna, ibland i tillstånd som inte kan erhållas från kristallografi. Exempel är strukturen för det många megadalton-kärnkomplexkomplexet och f-aktinfibern. Den klassiska studien är en 3d-modell av bakteriorhodopsin, den första membranproteinstrukturen som hade molekylär upplösning (detta var dock ett kristallint prov).

Även om det i princip låter mycket enklare - få ett rent prov av ditt protein, eller komplexa och frysa ner det och zappa det med en röntgen- eller elektronstråle, det är mycket mer arbete för att rekonstruera bilden och kan ta så lång eller längre tid än att få en röntgenstruktur. Upplösningen är vanligtvis också dålig eftersom kristallen förstärker sammanhållningen, det vill säga alla proteinerna är inriktade på samma sätt och har nära samma 3d-form i en kristall.

Troligen inte. Medan man kan få utmärkta diffraktionsdata från kristaller av hög kvalitet, skulle det vara extremt svårt att lösa fasproblemet. De extra vinklarna hjälper till att begränsa lösningarna.

Kan proteinstruktur bestämmas av röntgendiffraktion i en enda bild?

Ja. Med hjälp av en teknik som kallas Laue-diffraktion är det möjligt att få tillräckligt med data från en enda bild för att lösa en proteinkristallstruktur. Ett exempel är den tidsupplösta studien av kolmonoximyoglobin som dissocieras genom fotolys (DOI: 10.1107 / S090904959501661X). Detta är inte den vanliga våglängdstekniken som vanligtvis används, men använder "vita" röntgenstrålar med en rad våglängder endast tillgängliga vid synkrotronstrålar. Till exempel tillhandahåller BioCARS-användaranläggningen infrastruktur för tidsupplöst kristallografi. Den används också i "diffraktion före förstörelse" när man arbetar med fria elektronlasrar, se till exempel Nature Methods 8, sidan 283 (2011).

Resten av svaret handlar om konventionell kristallografi med en våglängd.

Är bilden en komposit (där vinkeln för punktpunkten från mitten motsvarar avläsningsvinkeln) eller är en separat bild tagen i varje vinkel

Den önskade strukturella informationen (3D-elektrontäthet i verkligt utrymme) är en Fourier-transformation av diffraktionsdata (3D-ömsesidigt utrymme). Ordet "bild" är jargong för en enstaka diffraktionsbild, dvs. de diffraktionsfläckar du observerar när du riktar en röntgenstråle mot en kristall i en viss orientering. Med en annan orientering får du mer data (och mäter också vissa fläckar flera gånger).

Finns det några andra skäl till varför fler bilder skulle krävas?

Ju mer diffraktionsbilder som samlas in, desto högre är fullständighet och redundans av data. Fullständighet avser att ha mätt varje diffraktionsfläck minst en gång. Redundans hänvisar till hur ofta en plats i genomsnitt mättes, och ökande redundans ökar kvaliteten på mätningen genom genomsnitt.