Die Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) ist eine der wichtigen Methoden zur Analyse der Struktur und strukturellen Veränderungen biologischer Makromoleküle in Lösung. KleinwinkelRöntgenStreuung wird üblicherweise zur Untersuchung der Proteinfaltung, -wechselwirkung und -flexibilität sowie zur Untersuchung der Struktur makromolekularer Komplexe und ihrer strukturellen Reaktion auf Änderungen der äußeren Bedingungen eingesetzt. Die räumliche Auflösung von SAXS liegt im Allgemeinen im Bereich von mehreren zehn Angström. Im Vergleich zu anderen Charakterisierungsmethoden (wie makromolekularer Kristallographie, Kernspinresonanzspektroskopie oder Kryoelektronenmikroskopie) kann die geringere Auflösung hauptsächlich die Form und Größe der Partikel ermitteln. In modernen Synchrotronstrahlungsgeräten sind dedizierte Linienstationen für die Kleinwinkelstreuung in der Lage, in wenigen Millisekunden hochwertige Daten zu erfassen und ermöglichen so zeitaufgelöste Experimente zusätzlich zu herkömmlichen Experimenten.

Kleinwinkel-RöntgenStreuexperimente können in verdünnten Lösungen durchgeführt werden und erfordern in der Regel keine besondere Probenvorbereitung. Für die Strukturuntersuchung der Formanalyse muss die Lösung im Allgemeinen hochrein und monodispers sein, muss jedoch nicht eingefroren und kristallisiert werden. SAXS ist daher sehr praktisch für das Hochdurchsatz-Screening von Analysen unter verschiedenen Lösungsbedingungen. Die von SAXS erhaltenen Informationen können auch andere Techniken zur Strukturcharakterisierung ergänzen und sind daher in der umfassenden Reihe von Charakterisierungstests sehr wichtig, mit denen häufig umfassende und genaue Informationen über makromolekulare Systeme erhalten werden können.

Beim SAXS-Test handelt es sich um ein monochromatisches, hochkollimiertes Röntgenstrahlwird nach dem Durchgang durch die Probe an großen, im Lösungsmittel gelösten Molekülen gestreut. Diese Moleküle haben normalerweise keine geordnete, statische periodische Anordnung wie in Kristallen, sondern sind zufällig und gerichtet im Lösungsmittel verteilt. Die gestreuten Röntgenstrahlen erzeugen also ein diffuses Signal in der Nähe des Hauptstrahls und nicht ein scharfes Beugungssignal wie bei einer kristallinen Probe. Die Winkelverteilung der Kleinwinkelstreuintensität steht in direktem Zusammenhang mit der globalen Partikelstruktur, die zur Bestimmung der Strukturinformationen verwendet werden kann. Handelt es sich bei der Probe unter Standardbedingungen um eine verdünnte Partikellösung, ist das Streumuster isotrop, d. h. der Azimut wird gemittelt.

Das von der aufgezeichnete KleinwinkelstreusignalDetektorenthält nicht nur das Streusignal des Makromoleküls, sondern auch das Signal des Lösungsmittels, des Probengeräts und des SAXS-Instruments. Durch Subtraktion des Streusignals der Pufferlösung, d. h. durch Subtraktion von der normalisierten Intensitätskurve der Probenlösung, kann das Streusignal der im Lösungsmittel gelösten Biomakromoleküle, bezeichnet als I(s), erhalten werden die Zerstreuung vonRöntgenstrahlendurch die Partikel und ihre hydratisierten Hüllen. Die Streuintensität wird durch die Vektorgleichung s=4πsinθ/λ ausgedrückt, wobei λ die Wellenlänge des einfallenden Röntgenstrahls und 2θ der Streuwinkel ist.

Bei verdünnten Lösungen (Partikelkonzentrationen betragen normalerweise weniger als 1 %) gibt es normalerweise keine Wechselwirkung zwischen Partikeln, sodass unterschiedliche Streuintensitäten (Formfaktoren) mit der Struktur der Partikel selbst zusammenhängen. Bei hochkonzentrierten Lösungen können sich zusätzliche intermolekulare Wechselwirkungen auch in Kleinwinkelstreusignalen (sogenannte Strukturfaktoren) widerspiegeln, die hauptsächlich die Kopplung von Partikeln an verschiedenen Orten widerspiegeln. Der Beitrag struktureller Faktoren zum Streusignal, der sich normalerweise im kleinen Winkelbereich der Streukurve widerspiegelt, kann zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Partikeln verwendet werden. Dieser Effekt muss jedoch beseitigt werden, wenn Informationen über die Partikelstruktur untersucht werden sollen. In Strukturstudien Die Konzentration der Lösung muss normalerweise so niedrig sein, dass der Beitrag des Strukturfaktors vernachlässigbar ist, es muss jedoch eine bestimmte Konzentration gewährleistet sein, um ein ausreichend starkes Streusignal zu erhalten. Der übliche Ansatz besteht darin, bei unterschiedlichen Probenlösungskonzentrationen zu testen und dann auf unendlich verdünnte Lösungen zu extrapolieren.