Sincrotrón ALBA
En los últimos dos meses, la línea de luz XAIRA ha entrado en una nueva fase, que ha dado lugar a la recopilación de los primeros conjuntos de datos de muestras de usuarios. Un gran paso adelante en el avance de la línea, que se acerca a su puesta en marcha.
Con la instalación del cámara de helio que encierra el entorno de muestra y el detector, el pasado mes de junio de 2024, se realizó la colocación de todo el hardware de la línea de luz. Luego, los esfuerzos se trasladaron a la puesta en servicio del sistema de control de la línea, la integración de los canales de procesamiento y la definición de los procedimientos de recopilación de datos.
Vista general de la estación experimental de la línea de luz XAIRA, una vez finalizado el hardware. Izquierda: la cámara de helio (que encierra el detector, el difractómetro y los elementos del entorno de la muestra) y el sistema automatizado de intercambio de muestras (que incluye un brazo robótico y el termo de muestras). Derecha: vista en primer plano del termo robot, con capacidad para 29 pucks (464 muestras en pines).
A medida que avanzaban estos trabajos, la línea de luz pudo albergar los primeros experimentos de toma de datos con muestras de usuarios reales. Estos experimentos se realizaron utilizando un haz de aproximadamente 10 × 10 µm2; que aún no es el tamaño de haz esperado para esta línea, pero ya se considera que está en el rango de microfoco. Además, gracias al uso de la cámara de helio de XAIRA, se recopilaron datos con la muestra contenida en un ambiente de helio, algo que será uno de los sellos distintivos de la línea de luz. Este entorno de baja densidad limita la dispersión del haz directo de rayos X, lo que reduce el ruido de fondo registrado por el detector mientras mantiene la señal de difracción de la muestra, y así conduciendo a datos de mayor calidad.
Las muestras ingresan a la cámara de helio a través de la válvula de entrada del robot, en el techo de la cámara. Esta válvula es una característica clave de la cámara, ya que permite mantener la atmósfera de helio al tiempo que garantiza la compatibilidad con los soportes de muestra estándar utilizados por las líneas de luz de criocristalografía de macromolécules en todo el mundo. Además, la carga de la muestra con el brazo robótico tarda solo 15 segundos, permitiendo el alto rendimiento que se espera en las líneas de luz de macromoléculas modernas.
Una vez montada en el difractómetro, el usuario puede visualizar la muestra a través de MXCuBE-Web, una aplicación web fácil de usar que también se utiliza para alinear fácilmente el cristal con la trayectoria del haz, así como para configurar y activar la recopilación de datos.
Aplicación web MXCuBE. Se muestra la pantalla de centrado de la muestra, con un cristal de lisozima de ~80 µm alineado con la trayectoria del haz (indicado por un círculo azul dentro de un círculo blanco) con el procedimiento de “centrado en 3 clics”.
Una vez finalizada la recopilación de datos, MXCuBE también activará automáticamente el procesamiento de los datos. Para experimentos de rotación, se aplican dos tipos de procesos automáticos de procesamiento de datos: un primer procesamiento parcial ultrarrápido (menos de 1 minuto) para una retroalimentación rápida de los resultados de la recopilación, y un segundo procesamiento completo, que produce un procesamiento completo de los datos hasta la integración de las intensidades observadas y el refinamiento de todos los parámetros geométricos. El primer proceso se ejecuta fast_dp (desarrollado por el Diamond Light Source), mientras que el segundo analiza los datos con autoproc y xia2, utilizando un clúster HPC dedicado a XAIRA de 10 nodos (cada uno con 24 núcleos que funcionan a 2,8 GHz). A medida que finalizan estos trabajos de procesamiento, los resultados de cada conjunto de datos recopilados se cargan en el Data Portal, una aplicación web intuitiva (desarrollada en el ESRF) en el que los usuarios pueden acceder y descargar fácilmente sus datos y resultados de procesamiento. Para cumplir con los principios de datos FAIR y hacer que los datos sean fácilmente identificables, se asigna un Identificador de Objeto Digital (DOI) único a cada conjunto de datos. En el futuro, esta misma web también permitirá a los usuarios reprocesar datos sobre el cluster de ALBA.
Página web de la interfaz del Data Portal. Se muestra la página principal, junto con algunos de los paneles que se pueden llamar para cada conjunto de datos procesados, mostrando diferentes tipos de información útil de una manera muy accesible.
Utilizando todas estas prestaciones, se han obtenido varios conjuntos de datos en XAIRA a partir de cristales de una polimerasa viral (cortesía del Dr. Ferrer-Orta, del IBMB-CSIC), lo que da como resultado datos de alta calidad que podrían procesarse a 2,1 – 2,2 Å.
Las tareas de puesta en marcha continuaron con la recogida de datos de otras estructuras cristalinas enviadas por la comunidad científica, como los de una ARNasa humana (cortesía del Dr. Prats, de la UAB). Estas pruebas son necesarias para identificar errores y fallos en el sistema de control de la línea de luz, que luego se abordan para mejorarlo y hacerlo más robusto. Estos trabajos con datos de usuarios continuarán en los próximos meses, para preparar el inicio de la operación con usuarios oficiales en 2025, para lo cual se ha destinado un total de 98 turnos de tiempoz de haz en XAIRA, a usuarios de 18 diferentes propuestas BAG.