Happy hour für die zeitaufgelöste Kristallographie

Forschungsteam vereinfacht die zeitaufgelöste Röntgenkristallografie

19.09.2019

© Jörg Harms / MPSD

Die 'Liquid Application Method for time-resolved Analyses' (LAMA) lässt sich auf alle diffusionsgeeignenten Proteinkristallsysteme anwenden

Ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD), der Universität Hamburg und dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL) hat eine neue Methode entwickelt, um Biomoleküle bei der Arbeit zu beobachten. Sie macht es bedeutend einfacher, enzymatische Reaktionen auszulösen, da hierzu ein Cocktail aus kleinen Flüssigkeitsmengen und Proteinkristallen angewandt wird. Ab dem Zeitpunkt des Mischens werden die Proteinstrukturen in definierten Abständen bestimmt. Mit der dadurch entstehenden Zeitraffersequenz können nun die Bewegungen der biologischen Moleküle abgebildet werden.

Die Funktionen von Biomolekülen werden nicht nur durch ihre molekularen Strukturen, sondern auch durch deren Veränderungen bestimmt. Mittels der zeitaufgelösten Röntgenkristallographie lassen sich Schnappschüsse eines reagierenden Biomoleküls aufnehmen, die wiederum unser Verständnis dieser dynamischen Bewegungen vertiefen. Allerdings stellt das Auslösen dieser Reaktionen selbst eine große Herausforderung dar, denn typischerweise müssen die Forscher auf optisch ausgelösten Reaktionen mit speziellen Lasern zurückgreifen.

Die neue ‚Liquid Application Method for time-resolved Analyses’ (LAMA) umgeht diese optischen Auslöser. Sie ist maßgeschneidert für die Untersuchung biologisch relevanter Reaktionszeitskalen, die von wenigen Millisekunden (10-3) bis hin zu Sekunden oder sogar Minuten andauern. Für Biologen und pharmazeutische Wissenschaftler sind diese Zeitskalen besonders relevant, denn dort geschehen die strukturellen Änderungen, die eine spezifische biologische Funktion oder die Katalyse eines Medikaments bestimmen.

Mit den hochintensiven, mikrofokussierten Röntgenstrahlen der EMBL-Beamline P14-2 am Deutschen Elektronen Synchrotron (DESY) konnte so ein Enzym das Zucker umwandelt auf der Millisekundenskala untersucht werden. Durch die neue ‚LAMA‘-Methode ließ sich das gesamte Experiment bedeutend einfacher gestalten als mit herkömmlichen Methoden.

Einige Pikoliter (10-12) Zuckerlösung wurden mit Mikrokristallen des Enzyms gemischt. Daraufhin wurden Schnappschüsse der Reaktion aufgenommen, während das Enzym die ringförmige Zuckerstruktur in eine offene Kette umwandelte.

Diese neue Methode birgt besonderes Potential für hochbrilliante Synchrotron-Strahlungsquellen, da sie Wissenschaftlern nun eine viel größere Anzahl an zeitaufgelösten kristallographischen Untersuchungen ermöglicht.

Am PETRA III-Synchrotron des DESY wird die LAMA-Methode schon jetzt als die Standardoption für die neue zeitaufgelöste, makromolekulare Kristallographie-Messstation der EMBL-Beamline P14-2 eingesetzt.

Die Nutzung solcher bahnbrechenden Technologien gewährt Forschern bessere Einblicke in biochemische Prozesse und mögliche Antworten auf drängende Umwelt- und Gesundheitsfragen.

Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

Jetzt Infos anfordern

News weiterempfehlen PDF Ansicht / Drucken

Teilen bei

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Biomoleküle
  • Röntgenkristallografie
  • Kristallographie
Mehr über Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie
Mehr über Uni Hamburg
  • News

    Mit Gold Krankheiten aufspüren

    Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Florian Grüner vom Fachbereich Physik der Universität Hamburg im Fachmagazin „Scientific Reports“ berichtet, ... mehr

    Neues Verfahren zur Beobachtung von Molekülbewegungen

    Kristallographie ermöglicht es, die Struktur von Molekülen zu analysieren. Im Fachmagazin „Nature Methods“ beschreibt ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Arwen Pearson vom Hamburg Centre for Ultrafast Imaging (CUI) jetzt eine neue Art der sogenannten zeitaufgelösten Kristallograp ... mehr

    Innovative Technik eröffnet neue Analysemöglichkeiten für Biomoleküle

    Wissenschaftler des Center for Free-Electron Laser Science (CFEL), des Europäischen Molekularbiologischen Laboratoriums (EMBL) sowie der Universitäten Hamburg und Lübeck haben bei DESY neue Analysemöglichkeiten für empfindliche Biomoleküle geschaffen. An der Röntgenquelle PETRA III durchleu ... mehr

Mehr über European Molecular Biology Laboratory
Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.