Развитие алгоритмов для анализа данных малоуглового рентгеновского рассеяния от полидисперсных и частично упорядоченных систем

Метод малоулового рентгеновского рассеяния позволяет исследовать структуру растворов белков, полимеров и металлических наночастиц в диапазоне 1–200 нм. Развитие новых и усовершенствование имеющихся алгоритмов для анализа экспериментальных данных малоуглового рассеяния представляет собой важную и актуальную задачу. В данной работе представлен ряд алгоритмов, позволяющих находить функции распределения рассеивающих неоднородностей по размерам, восстанавливать профили интенсивности отдельных компонент в белковых смесях, оценивать размеры области кристалличности и межплоскостные расстояния в частично упорядоченных системах. Ряд алгоритмов реализован в виде программ с использованием кроссплатформенной графической библиотеки Qt, что значительно расширяет круг их потенциальных пользователей. Эффективность работы алгоритмов продемонстрирована на ряде экспериментальных данных малоуглового рассеяния.

1. Svergun D.I. et al. Small Angle X-ray and Neutron Scattering from Solutions of Biological Macromolecules. 2013. Oxford: Oxford Univ. Press.

2. Jeffries C.M. et al. // Nat. Prot. 2016. V. 11. P. 2122.

3. Mathew E., Mirza A., Menhart N. // J. Synchr. Rad. 2004. V. 11. P. 314.

4. Konarev P.V. et al. // Protein Sci. 2022. V. 31. P. 269.

5. Panjkovich A., Svergun D.I. // Bioinformatics. 2018. V. 34. P. 1944.

6. Svergun D.I. // J. Appl. Cryst. 1992. V. 25 (4). P. 495.

7. Glatter O. // J. Appl. Cryst. 1980. V. 13 (1). P. 7.

8. Volkov V.V., Konarev P.V., Kryukova A.E. // JETP Lett. 2020. V. 112 (9). P. 591.

9. Bressler I., Pauw B.R., Thünemann A.F. // J. Appl. Cryst. 2015. V. 48 (3). P. 962.

10. Konarev P.V. et al. // J. Appl. Cryst. 2003. V. 36 (5). P. 1277.

11. Breßler I., Kohlbrecher J., Thünemann A.F. // J. Appl. Cryst. 2015. V. 48 (5). P. 1587.

12. Alina G. et al. // SasView for Small-Angle Scattering Analysis. http://www.sasview.org/.

13. Keller H.R., Massart D.L. // Chemom. Intell. Lab. Syst. 1992. V. 12 (3). P. 209.

14. Manalastas-Cantos K. et al. // J. Appl. Cryst. 2021. V. 54 (1). P. 343.

15. Petoukhov M.V. et al. // J. Appl. Cryst. 2012. V. 45 (2). P. 342.

16. Svergun D.I. et al. // J. Chem. Phys. 2000. V. 113 (4). P. 1651.

17. Schulz G.V. // Z. Phys. Chem. B. 1935. V. 30. P. 379.

18. Wagner J. // J. Appl. Cryst. 2012. V. 45 (3). P. 513.

19. Hansen J.-P., Hayter J.B. // Mol. Phys. 1982. V. 46. P. 651.

20. Vainshtein B.K. Diffraction of X-rays by Chain Molecules. 1966. Amsterdam: Elsevier.

21. Bronstein L.M., Karlinsey R.L., Yi Z. et al. // Chem. Mater. 2007. V. 19 (25). P. 6258.

22. MINPACK: Numerical Library for Function Minimization and Least-Squares Solutions. https://www.math.utah.edu/software/minpack.html.