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PROXIMA-1

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PROXIMA-1

Etudes structurales des macromolécules biologiques par cristallographie

PROXIMA-1 participe à la biologie structurale intégrative installée à SOLEIL au sein de la section scientifique de biologie et santé, HelioBiology. Opérationnelle depuis Mars 2008, PROXIMA-1 est spécialisée dans les mesures de données bio-cristallographiques sur des macromolécules, au même titre que PROXIMA-2A. Elle offre un faisceau de lumière adopté et optimisé pour des études de diffractions aux rayons x de cristaux de molécules biologiques de grande taille, à hautes résolutions spectrales et pour des échantillons particulièrement sensibles aux dommages de radiations. La ligne est équipée d'un détecteur de rayons x à lecture rapide et de grande surface; en combinaison avec un robot permettant des échanges automatisés des échantillons, cette configuration permet d'étudier un très grand nombre de cristaux dans un temps réduit. Des stratégies avancées de collectes de données sont disponibles de façon systématique en prenant avantage d'un goniomètre à géométrie 3-cercles de dernière génération.

L'équipe

CHAUSSAVOINE
CHAUSSAVOINE Igor
Doctorant
CHAVAS
CHAVAS Leonard
Responsable Ligne De Lumière
GARDAIS
LEGRAND
LEGRAND Pierre
Scientifique de Ligne De Lumière
LENER
LENER Robin
LUBLIN
LUBLIN Victoria
MONTAVILLE
MONTAVILLE Pierre
RAMAKRISHNA
RAMAKRISHNA Vasireddi
ZAHID
ZAHID Sayma
Foos Nicolas
Post-Doctorant
Richet Nicolas
Post-Doctorant à l'Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale
+33 (0)5 61 17 54 03
Torpey James
Étudiant thèsard
Guimaraes Beatriz
Scientifique de ligne

Données techniques

Domaine en énergie

entre 6,5 et 15 keV

Résolution en énergie

2E-4 (Si 111)

Source optique

onduleur de type U20 sous vide

Systèmes optiques

monochromateur en channel cut
mirroirs bimorphes Kirkpatrick-Baez (K-B)

Environnement échantillon

goniomètre 3-cercles à géométrie Chi (sphère de confusion de 1 µm)

échangeur d'échantillons robotisé CATS

cryo-stat de type Oxford Cryosystems

détecteur de fluorescence à forte sensibilité

Taille du faisceau

principalement 40 x 20 µm2

Flux sur l'échantillon

environ 2.0 E+12 phot/s/0.02%bw pour un courant dans l'anneau de 500 mA

Détecteur

EIGER 16M (Dectris Ltd.)

Polarisation

Linéaire

Thématiques scientifiques

Haute résolution de cristallographie macromoléculaire

Mesures de diffraction haute résolution (<0.8 Å).

Cellule MX de grande unité

Mesures de diffraction à partir de cristaux ayant de grandes dimensions unitaires (complexes, virus).

Mise en phase par MAD et SAD

MAD / SAD en phase de la plupart des atomes lourds d'intérêt pour MX (Se, Fe, Hg, Pt, Br, etc.). Accès aux grandes longueurs d'onde pour la mise en phase du S-SAD.

Recherche appliquée

Mesures à haut débit - collecte de données automatisée, mise en phase, études à haute résolution.

En recherche interne à SOLEIL, la ligne de lumière PROXIMA-1 est rattachée à la section scientifique :

Section scientifique SOLEIL Biologie, santé, Héliobio

Onduleur

La source de la ligne de lumière est un onduleur U20, contenant 100 périodes de 20 mm. Cet onduleur a été choisi pour obtenir les énergies les plus élevées possibles, sans perte de brillance.

Le Transfocateur

Un transfocateur peut être défini comme un équipement optique consistant à positionner des lentilles sur le passage d’un faisceau pour en modifier les propriétés géométriques. Dans notre cas, pour palier à l’aberration chromatique du Béryllium, cet équipement doit disposer de motorisations permettant d’insérer ou d’extraire les lentilles et d’une enceinte étanche permettant sa mise sous vide. Les lentilles sont positionnées dans des stacks en cuivre qui diffèrent par le nombre de lentilles qu’ils possèdent. Ainsi le premier stack (au plus proche de la source) possède 4 lentilles et correspond à la configuration de focalisation pour 6keV. Le stack numéro 2 possède 5 lentilles et permet de couvrir une énergie de 7keV. Le stack numéro 3 dispose de 6 lentilles pour une énergie de 8keV. Enfin, le stack numéro 4 contient 7 lentilles pour une énergie de 9keV. Ensuite, il suffit de faire différentes combinaisons de stacks pour couvrir les plus hautes énergies jusqu’à insérer tous les stacks pour 15keV.

Monochromateur

Un monochromateur est un dispositif utilisé en optique pour sélectionner une gamme la plus étroite possible de longueurs d'onde à partir d'un faisceau lumineux de gamme de longueurs d'onde plus large.

Sur la ligne de lumiere PX1 nous possédons un Monochromateur en channel cut constitué d’un cristal de silicium Si(111) sélectionnant une gamme d’energie allant de 6keV à 15 keV avec un temps de changement d’énergie très rapide.

 

 

 

Miroir KB

 

Un miroir Kirkpatrick-Baez, ou miroir KB, concentre les faisceaux de rayons X en les réfléchissant en incidence rasante sur une surface courbe, généralement recouverte d'une couche de métal lourd.
Les miroirs KB peuvent focaliser les faisceaux sur de petites tailles avec une perte d’intensité minimale. Ils sont généralement utilisés par paires - une pour faire la mise au point horizontalement et une pour la mise au point verticale. Lorsque les focales horizontale et verticale coïncident, le faisceau de rayons X est focalisé sur un point.

Goniomètre

Le goniomètre a été crée par l’entreprise SMARACT. Il permet l’analyse des échantillons de cristaux. Le goniomètre est composé de 5 axes. 

L’axe Omega est le principal et peut tourner sur 360°. Il en est de même pour l’axe Phi qui se situe au niveau de la tête du goniomètre.

L’axe Chi, quant à lui, permet un mouvement vertical de 0 a 50°.

Chaque axe possède une sphère de confusion. Leurs mesures experimentales sont :

  • Infèrieur à 1 micron pour l’axe Omega 
  • Infèrieur à 3 microns pour l’axe Phi
  • Infèrieur a 2 microns pour l’axe Chi

Robot

Robot passeur d'echantillons CATS, avec option criblage en plaque. Le robot utilise le standard UniPUCK avec 16 cristaux dans un seul palet. Le DEWAR est constitué de 3 emplacements pour les UniPUCK.

Détecteur

 

Jusqu’en Septembre 2018, le détecteur était un PILATUS 6M (Dectris Ltd.). Aujourd’hui, nous sommes équipés du détecteur Eiger 16M (Dectris Ltd.). Grâce à ce dernier, il est possible de travailler jusqu’à 120 Hz.

Le fichier master contient des paramètres expérimentaux→nomdufichier_master.h5                                                                                         Mais aussi des données expérimentales →nomdufichier_data_numerodufichier.h5

A savoir avant la manip

Equipements disponibles sur la ligne :

  • Détecteur Roentec SDD pour mesurer les seuils d'absorption.
  • Oxford Cryosystemes Cryostream Série 700 pour le refroidissement des échantillons.
  • Dewars pour la manipulation et transfert d'échantillons.
  • Outils pour la manipulation des cristaux peuvent être prêtés si besoin (batons aimantes, boucles, vials etc.)
  • Detecteur PILATUS 6M cadence a un maximum de 25 Hz.
  • Robot passeur d'echantillons CATS, avec option criblage en plaque 

     

Longueur des boucles (IMPORTANT) :

Les boucles utilisables sur la ligne sont du standard SPINE. Pour plus d'information vous pouvez visiter le site http://www.spineurope.org/page.php?page=protocol_vials .

Nous pouvons accepter des boucles entre +- 2 mm par rapport avec le standard SPINE.
 

Sauvegarde des données :

Le transfert par sftp n'est pas supporté sur la ligne (ni pour importation, ni pour exportation des données).

La sauvegarde est faite par intermédiaire des disques USB externes qui pourront être montés sur les stations LINUX de la ligne. Nous avons aussi 5 disques que nous pouvons prêter aux utilisateurs pour des courtes périodes. Un logiciel de saufgarde automaique (synchrosync) est disponible sur la ligne - pour information sur l'utilisation consultez les pages en Anglais.

Vous pouvez brancher votre ordinateur sur le réseau expériences si vous l'avez déclaré en avance (par intermédiaire de votre compte SunSET).
 

Pour les utilisateurs de robots :

Un système de robot CATS est maintenant installé sur la ligne de faisceau et est opérationnel. Les instructions d'utilisation peuvent être trouvées. Le robot utilise le standard UniPUCK avec 16 cristaux dans un seul palet. Des outils permettant de monter des cristaux dans UniPUCK sont disponibles sur la ligne de faisceau et des kits de transfert de cristaux vers le synchrotron dans UniPUCK peuvent être prêtés aux utilisateurs. Pour plus de détails, veuillez contacter le personnel de la ligne de lumière. Il est préférable d’apporter des cristaux pré-montés dans UniPUCKS ou sur des cannes pour montage sur site.
Une courte vidéo expliquant les procédures de montage:

Une autre vidéo montrant l’utilisation d’un expéditeur à sec et la récupération d’échantillons:

Des rondelles de flacons sont disponibles sur la ligne de faisceau pour le transfert d'échantillons à partir de cannes. Ceci ne peut être utilisé que pour les broches ET les flacons standard SPINE.

IMPORTANT : afin de minimiser le risque de problèmes ou de pannes du robot, nous appliquons les conditions suivantes à l'utilisation:

  • a) L'utilisateur doit minimiser le nombre de fois où il charge des rondelles dans le Dewar. En pratique, cela signifie qu'il faut remplir 3 rondelles (48 échantillons) le matin. La collecte / analyse des données de 3 rondelles complètes pouvant durer entre 4 et 8 heures
  • b) Le passage de l'utilisation du robot à l'utilisation manuelle ne sera autorisé qu'une fois par jour, dans un sens ou dans l'autre et en présence du contact local.

Le robot aura également la capacité de filtrer les cristaux dans les plaques de cristallisation. Pour plus d'informations sur les plaques prises en charge, veuillez contacter le personnel de la ligne de faisceau.

 

Sauvegarde :

Les données ne peuvent pas être transférées vers, ou depuis, la ligne de faisceau par sftp, bien que des ensembles de données individuels (et non des journées complètes de collecte de données!) puissent être transférés via le SunSET (pour plus de détails, veuillez contacter le personnel de la ligne de faisceau).

Les sauvegardes peuvent être effectuées sur un disque USB externe via une station LINUX. Nous avons 5 disques qui peuvent être temporairement prêtés aux utilisateurs à des fins de sauvegarde. Tapez "synchrosync" sur n’importe quelle station LINUX pour le traitement de données - le script vous invite à indiquer le point de montage de votre disque USB, le nom de tout sous-répertoire et le répertoire à partir duquel vous souhaitez sauvegarder. Le script fonctionne en lançant régulièrement Rsync et continue à sauvegarder de manière incrémentielle les fichiers nouveaux ou modifiés apparaissant dans cette arborescence. Avec le détecteur PILATUS, il n’est pas rare de collecter jusqu’à 500 Gb par jour. Préparez-vous avec suffisamment d’espace.

Vous pouvez organiser la connexion de votre ordinateur portable au réseau expérimental si vous l'avez déjà déclaré à l'aide de votre compte utilisateur sur SunSET.

 

Contacts Locaux / Heure de demarrage des manips :

Les expériences allouent 3 shifts qui démarrent à 08:00 du matin et terminent à 07:00 du matin. Entre 07:00 et 08:00 du matin l'équipe de la ligne effectue des suivies et vérifications du fonctionnement de la ligne.

Sauf si vous avez été prévenu par avance, votre local contact sera sur la ligne à 08:00 pour démarrer l'expérience et vous expliquer le fonctionnement de la ligne.  Votre local contact est disponible, soit en directe, soit par téléphone, entre 08:00 et 23:00 le jour de votre expérience.

En cas de problèmes entre 23:00 et 7:00, la procédure à suivre est de lire la documentation disponible sur la ligne et /ou contacter les coordinateurs de halle (téléphone 97 97, 24h/24h). Si le problème ne peut pas être résolu, vous devez arrêter l’expérience. Le local contact doit être appelé pendant la nuit seulement dans le cas ou il y a un risque d’endommagement d’un équipement de la ligne.

>> Espace Utilisateur de SOLEIL<< 

Dépannage

Liste des problèmes les plus récurrents:

Le SmarGon ne répond pas

(PDF icon pdf (50.1 Ko))

  1. Lors d'un crash, vérifier si le device SGONAXIS est en STANDBY on en ALARM
    • STANDBY : aucun problème avec le gonio; procéder avec les autres vérifications robot etc.
    • ALARM : problème avec le gonio; voir étapes suivantes.
  2. Vérifier visuellement si le Chi est toujours monté sur son axe
    • Oui : voir étape suivante
    • Non : appeler le 9746 et ne rien faire d'autre
  3. Vérifier visuellement si une boucle est présente sur le gonio
    • Oui : deux cas de figure se présentent, mode Robot ou mode Manuel. Dans les deux cas de figure, rentrer dans la cabane et enlever l'échantillon à la main. Puis suivre la procédure selon le cas Robot (étapes 4 et 5) ou autre (étapes 6 et autres).
    • Non : suivre la procédure indiquée plus bas (étapes 6 et autres).

 

Cas de figure mode Robot

  1. Refaire la ronde
  2. Remettre le robot en mode remote avant de procéder aux étapes suivantes!

 

Suite des actions

  1. Depuis MXCuBE, lancer le sous menu [Proxima 1] > [Reference Gonio]
  2. Repartir sur des expériences comme si de rien n'était

Else

L'information est disponible sur la ligne de faisceau pour la plupart des problèmes. Nous reprenons ici les problèmes les plus courants.

CENTRAGE DU CRISTAL : - Lorsque vous avez cliqué sur le bouton "Chargement" dans MXCUBE, le goniomètre se déplace en position de chargement du cristal. Le stade X-Y-Z du goniomètre devrait, à ce stade, être "maintenu" (parallèle à l'axe phi du goniomètre). La scène peut devenir inclinée si la position de référence a été perdue (ce qui se produit après avoir tenté de centrer une broche trop longue). S'il est incliné, consultez votre contact local pour connaître la procédure à suivre pour le réaligner. Ne tentez pas de transférer ou de centrer votre cristal tant que cela n’a pas été fait.

ROBOT : Le robot est un équipement relativement nouveau et nécessite par conséquent des soins particuliers. Un court manuel de l'utilisateur apparaîtra bientôt sur cette page. Les problèmes spécifiques sont:

  • a) Lorsque la recherche de clapier est interrompue, le contrôle du robot à partir de l'interface graphique est perdu. Il est nécessaire d’appuyer sur le bouton "RESET" pour rétablir le contact (par exemple pour ouvrir le couvercle afin de récupérer les cristaux à la fin du quart de travail). L'OUVERTURE DU COUVERCLE NE PEUT ÊTRE EFFECTUÉE QUAND LE BRAS ROBOT EST EN POSITION DE MAISON ET QUE LE HUTCH EST FERMÉ ET VERROUILLÉ.
  • b) Le robot cessera de se déplacer AVEC L'ÉCRAN D'ÉCHANTILLON À L'INTÉRIEUR DU GRIPPER si l'utilisateur tente de modifier la configuration de la ligne de lumière pendant le fonctionnement du robot (par exemple, pour commencer à centrer un cristal avant que le robot n'ait fini de charger un échantillon.
  • c) Il est toujours sage de regarder ce que le robot est en train de faire, mais l'image vidéo du robot sur l'ordinateur de traitement de données ralentit le réseau et l'analyse de données sur cet ordinateur. Fermez la fenêtre si vous avez des problèmes de vitesse de traitement.

En cas de difficulté avec l'interface MXCube, le "logiciel de reprise des données" est disponible sur le bureau de l'ordinateur Raid927 sur la ligne de faisceau. Les instructions de redémarrage de tous les logiciels de collecte de données sont affichées au mur par le terminal Raid927.

Si la collecte de données PILATUS s’arrête au milieu d’un ensemble de données, redémarrez la collecte de données à l’avant-dernière image en ajustant le numéro de cycle de la collecte de données (si nécessaire), le numéro de début de l’image et le numéro de début de l’angle. Cela arrive très rarement.

Notez que les collections de données de faisceaux inverses sont des séquences de collections de données en file d'attente qui s'exécutent les unes après les autres. Si vous devez "ABANDONNER" une collection de données de faisceau inversé, vous devez ABANDONNER, individuellement, chaque collection de la séquence. (Par exemple, vous collectez 500 images dans des blocs "inversés" de 50. C'est donc un total de 2 x 500 = 1000 images collectées par blocs de 50, c'est-à-dire 20 collections de données qui doivent être abandonnées!) Nous vous conseillons vivement de fermer l'obturateur expérimental sur l'abandon de toute collecte de données de faisceau inverse, afin qu'il n'y ait aucune chance que votre cristal soit exposé accidentellement.

Le balayage des bords par absorption s'effectue via les fonctions "Roentec" et "Escan", accessibles par des icônes sur le bureau Raid927. Une transmission à 5% d'absorption est généralement utilisée pour la transmission, mais vérifiez le taux de comptage mesuré dans la fenêtre Roentec (il doit être inférieur à 30 kHz).

En cas de difficulté avec d’autres équipements, appelez votre contact local ou le coordinateur de la salle expérimentale (97 97).

IMPORTANT :

Les équipes de BAG sont censées chevaucher leur temps de faisceau sur la ligne de lumière (par exemple, pendant 30 minutes) afin d’aider la prochaine équipe à démarrer. Le contact local ne peut pas être disponible 24 heures sur 24 et il n’est pas raisonnable de s’attendre à ce qu’un contact local vienne travailler en dehors des heures normales afin de montrer au prochain groupe comment utiliser la ligne de faisceau.

Manuel utilisateur

Analyse de données :

Les scripts xdsme, écrits et maintenus par Pierre Legrand, intégreront les données de manière semi-automatique. Vous pouvez trouver des téléchargements et des instructions d’utilisation sur ce link.

Effectuez vos expériences en utilisant le logiciel MXCuBE:

Le logiciel MxCuBE permet aux utilisateurs d'interagir avec les composants matériels de la ligne de faisceau et fournit des méthodes automatisées pour effectuer des expériences MX sur la ligne de faisceau. Le manuel du programme peut être téléchargé ici : PDF icon link (23.96 Mo)

 

 

Liens utiles

Voici une liste non-exhaustive de liens utiles pour les applications de cristallographie des macromolécules biologiques. Les citations en italic sont directement extraites des articles références de chaque lien.

  • the Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC). "The CCDC provides a web service for researchers to access any individual structures [of small molecules], enabling them to view and download the enhanced data sets deposited with the CCDC."
  • CheckMyMetal. "is an easy-to-use metal-binding site validation server for macromolecules that is freely available".

Projets de la ligne

A venir

Collaboration interne

Héliobio

HéliobioCette section scientifique a été créée en 2006 avec l'ensemble des scientifiques impliqués dans les sciences biologiques à SOLEIL. Fortement interdisciplinaire, à la jonction entre les axes scientifiques et  les techniques expérimentales, le groupe Heliobio se concentre sur le développement de méthodes innovantes pour  favoriser les recherches  les plus en pointe des utilisateurs de SOLEIL. C'est d'une importance cruciale dans le domaine très concurrentiel et en fort développement des sciences du vivant : en permettant l'étude de la plus large palette d'échantillons, ces améliorations méthodologiques peuvent faire la différence entre le succès et l'échec, la capacité à publier le premier ou... le second. Plusieurs publications très importantes ont bénéficié de cette dynamique et de cette symbiose entre les scientifiques et les utilisateurs des  lignes de lumière SOLEIL.

Collaboration externe

 

 

 

Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques