Физики рассмотрели атомы в белке при помощи рентгеновского лазера
Международный коллектив физиков
приспособил самый мощный рентгеновский лазер в мире из лаборатории SLAC
для изучения структуры сложных биологических молекул с атомным
разрешением и представил новую методику рентгеновской кристаллографии в
статье, опубликованной в журнале Science.
«Нам удалось визуализировать молекулу со столь высоким разрешением,
что мы смогли рассмотреть отдельные атомы и определить их положение в
белковой цепочке. Более того, структура просвеченного белка лизоцима
совпала с его химической моделью, несмотря на то, что образец был
уничтожен во время "залпа» лазера. Это первая экспериментальная
демонстрация подобного эффекта", – пояснил руководитель группы ученых
Себастиан Буте (Sebastien Boutet) из Национальной ускорительной
лаборатории SLAC в городе Менло Парк (США).
Буте и его коллеги экспериментировали со сверхмощными и
сверхкороткими импульсами рентгеновского лазера, пытаясь улучшить
методику рентгеновской кристаллографии и сделать ее более пригодной для
изучения органических молекул.
В феврале 2011 года исследователи опубликовали промежуточные
результаты работы в журнале Nature. В этой статье Буте и его коллеги
показали, что их методика позволяет изучать пространственную структуру
вирусных частиц и крупных молекул белков, но не с атомной точностью.
Как отмечают исследователи, пространственную структуру
сложных биологических молекул или вирусов обычно исследуют методом
рентгеновской кристаллографии. Этот метод требует получения
высококачественных кристаллов, которые к тому же могут разрушаться под
действием излучения. Кроме того, кристаллы абсолютно свободные от
дефектов, как правило, вырастить не удается.
Чтобы избавиться от этих недостатков, ученые решили использовать
другой инструмент – чрезвычайно мощные и сверхкороткие по длительности
импульсы рентгеновского излучения.
Для фиксации этих импульсов авторы статьи разработали специальную
светочувствительную матрицу CSPAD, способную ловить вспышки
длительностью в 5 фемтосекунд (1 фемтосекунда равна 10 в –16 степени
секунды). Она стала основой для молекулярной камеры, способной
просветить даже самые неудобные и непрочные молекулы белков.
Эта камера состоит из матрицы CSPAD, специальной фокусирующей линзы,
источника белковых кристаллов и сверхмощного рентгеновского лазера LCLS
(Linac Coherent Light Source). Во время работы устройства сверхкороткий
импульс лазера длительностью в несколько фемтосекунд «прошивает» образцы
белковых молекул. При столкновении с молекулой белка пучок
рентгеновского излучения разрушает ее, но при этом сохраняет информацию о
ее устройстве и переносит ее на матрицу молекулярной камеры.
Физики проверили работу своего изобретения – они
просветили при его помощи кристаллы белка лизоцима и сравнили полученные
изображения с известной структурой этого соединения. Эксперимент
закончился удачно – ученые смогли не только увидеть трехмерную форму
молекулы белка, но и отдельные атомы в его составе.
В отличие от других методик кристаллографии, молекулярная камера Буте
и его коллег способна фотографировать даже очень небольшие кристаллы
белков, что позволяет применять ее для анализа микроскопических и
нестабильных цепочек аминокислот. Это позволяет применять данный прием
для изучения тонких клеточных мембран и других неизученных молекул.
- Источник(и):
1. РИА Новости
http://www.nanonewsnet.ru/news/2012/fiziki-rassmotreli-atomy-v-belke-pri-pomoshchi-rentgenovskogo-lazera
| 
