2017年3月17日
多亏了一个创新的喷嘴,科学家现在可以分析更多类型的蛋白质而使用更少的蛋白质晶体的困难。喷嘴可以减少蛋白质消耗8倍系列x射线晶体学实验中,团队的发明家,谜底为首的科学家Saša Bajt中心的自由电子激光科学(CFEL),写在《科学》杂志上的报告。亚博老虎机网登录研究人员用他们的小说喷嘴揭示的前所未见的RNA聚合酶的结构的细节。
工作喷嘴的x光照片,显示内蛋白质包围乙醇喷射流。(来源:杜米尼克Oberthuer谜底)
科学家感兴趣的蛋白质的空间结构,因为它揭示了这些生物分子的工作。这些知识可以导致更好的理解生物分子的功能和定制的药物。x射线晶体学是主要的工具来解决蛋白质结构。然而,它需要晶体的蛋白质在调查之中。x射线击中这些晶体时,从原子形成衍射特征模式空间的晶体结构,因此,蛋白质分子——可以计算。
许多蛋白质不喜欢被挤压成晶体与自然功能。培养蛋白质晶体”是复杂的,蛋白质的数量,可以生产通常是有限的几1000000克,通常只能获得很小的晶体,”杜米尼克Oberthur说谜底,报告的主要作者。的非常明亮的闪光x射线自由电子激光甚至那些微晶体可以分析,但通常需要成千上万的衍射模式解决蛋白质结构。因为微妙的微晶体完全汽化后强烈的x射线闪光——他们交付新鲜微晶体的衍射模式——流发送通过激光束。这个概念被称为连续x射线晶体学,使得许多以前无法进入的蛋白质的分析。
但是,即便是那些微晶体很难获得,其中只有一小部分实际上是受到x射线闪光,取决于晶体的几何流和x射线激光的技术参数。“水晶越少,越少的蛋白质物质需要,更可行的是分析,“强调Oberthur。Bajt团队想出一个新概念的所谓双flow-focusing喷嘴(DFFN),大大减少了蛋白质晶体消费。通常,蛋白质晶体注入一些液体载体(“缓冲”)到x射线光束,用一种特殊的喷嘴。形成一层薄薄的喷气,承运人液体由快速流加速气体周围的液体。但要形成一个稳定的喷射,最小流量是必要的,通常在飞机浪费大部分晶体。
克服这些困难团队添加乙醇(酒精)作为二级“鞘”液体和气体之间的缓冲区。这导致了鞘液被气体加速。晶体的缓冲区可以作为一个非常薄的流注入乙醇喷射的中心。“以前,缓冲晶体要做两份工作:形成一个稳定的喷射和携带蛋白质晶体,”解释Juraj Knoška,博士生在CFEL和汉堡大学,谁开发的喷嘴。“我们的方法将这些角色和使用液体,最适合那份工作。“乙醇具有理想特征形成非常稳定的飞机,只有罚款流流动的水晶带缓冲的中心。这种方式,缓冲区的流量可以减少从约40微升的升)2微升每分钟。还好,稳定的纳米晶体可以保持精确的重叠与小的x射线激光的光束。除了减少整体流量提高衍射模式的质量和晶体的速度实际上是受x射线闪光。
“我们不仅减少晶体消费,但是我们的双flow-focusing喷嘴也使x射线源的使用更有效的通过增加的速度我们收集高质量衍射模式”,Bajt说。“此外,使用鞘液允许我们研究蛋白质缓冲不能注射。我们的概念扩大生物分子的光谱分析。“她的团队测试了新喷嘴的x射线激光拼箱在美国SLAC国家加速器实验室。科学家们联手解决各种蛋白质的结构的不同群体。
“一起群来自斯坦福大学的诺贝尔奖得主罗杰。孔柏格,我们可以解决酶RNA聚合酶II的结构在室温下首次“Oberthur解释道。“由于室温结晶学是研究结构动力学的先决条件,这将打开门未来的时间分辨研究或“分子电影”这一重要系统。“新设备也被用来分析两个酶膜结合氢化酶和加双氧酶以及天然蛋白质纳米晶体,从专门的病毒的保护茧(Cydia pomonella granulovirus, CpGV)。
双flow-focusing喷嘴也与另一个实际问题的这种形式的喷射:通常,边缘的传统的喷嘴,缓冲材料、蛋白质和水总随着时间的推移形成冰晶dripstone-like特性。相同的频繁发生在抓住罐的底部低于喷嘴。如果这些protein-ice钟乳石和石笋生长到x射线,他们不仅使衍射图样无用,反思可以如此强大,他们摧毁探测器。所以,时不时的,实验需要暂停移除protein-ice石笋。“鞘液喷嘴可以防止这样的不必要的结构的形成。双flow-focusing喷嘴使稳定的实验条件对许多小时,“Oberthur解释道。
“在所有的实验中喷嘴工作非常好,”总结Bajt。“我们可以减少中断的数量从10一分之零转变,我们希望在其他x射线激光实验台和同步光源像谜底的佩特拉三世也可以受益于我们的设备的优势。”
亚利桑那州立大学、康奈尔大学、明尼苏达大学、技术大学柏林,柏林夏洛蒂,Hauptmann-Woodward医学研究所,Nova Gorica大学研究所的金属和技术在卢布尔雅那,Helmholtz-Zentrum吉,汉堡大学和汉堡超速成像中心的崔也参与这项研究。CFEL合作的谜底,汉堡大学和德国马克斯·普朗克的社会。
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