XFEL 照射下蛋白质中重元素损伤的种子化
等离子体物理
2025-06-03 v5 生物物理
计算物理
摘要
序列亚纳秒 X 射线晶体学（SFX）能够在高空间和时间分辨率下捕获生物大分子的结构与动力学。X射线自由电子激光（XFEL）产生的超短脉冲能够'超越'常规晶体学中引发的大部分辐射损伤。然而，由于电子化学损伤的快速发生，仍然限制了这一优势。本文通过采用一种跟踪 unbound 电子作为连续能量分布的等离子体代码，区分不同原子种类对蛋白晶体电子化学的影响。模拟显示，含量极少的重元素（Z > 10）即可在全局辐射损伤中贡献显著比例，通过快速种子化电子化学级联反应。通常的蛋白晶体中，硫原子和溶解盐会引发大量轻原子的电子化学。进一步的模型化显示，在各种靶标中，全局电子化学在光子能量约为内层吸收边能量的2 keV时达到峰值，因为来自这些能级的亚2 keV 光子射出的电子可在XFEL脉冲持续时间更短内启动电子化学级联反应。这些结果表明，即便是极少量的重元素也能显著影响XFEL实验中的全局辐射损伤。
引用
@article{arxiv.2405.10298,
title = {Heavy-element damage seeding in proteins under XFEL illumination},
author = {Spencer K. Passmore and Alaric L. Sanders and Andrew V. Martin and Harry M. Quiney},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.10298},
year = {2025}
}