De Canadian Light Source viert twee mijlpalen die zijn bereikt door wetenschappers die onderzoek hebben gedaan in de nationale faciliteit van de Universiteit van Saskatchewan.

Wetenschappers hebben 1 opgelost 000 eiwitstructuren met behulp van gegevens verzameld op de CMCF-bundellijnen van CLS. Deze zijn toegevoegd aan de Protein Data Bank – een verzameling structuren die wereldwijd door onderzoekers is opgelost. Onderzoekers hebben ook 500 wetenschappelijke artikelen gepubliceerd op basis van hun werk met behulp van de kristallografiebundellijnen.

Eiwitten zijn de bouwstenen van het leven en worden beschreven als de werkpaarden van het lichaam. Het lichaam is gemaakt van biljoenen cellen. Cellen produceren eiwitten, die het werk doen om voedsel af te breken, het verzenden van berichten naar andere cellen, en het bestrijden van bacteriën, virussen en parasieten. De ontdekkingen bij de CLS variëren van hoe de malariaparasiet rode bloedcellen binnendringt tot waarom superbacteriën resistent zijn tegen bepaalde antibiotica en hoe mutaties in parkine-eiwitten leiden tot sommige vormen van de ziekte van Parkinson. Begrijpen hoe deze en andere dergelijke eiwitten werken, kan mogelijk miljoenen levens redden.

"Elk van deze eiwitstructuren die bij de CLS zijn opgelost, vertegenwoordigt een belangrijke bijdrage aan de wereldwijde hoeveelheid kennis op het gebied van biologie en biochemie, het bevorderen van gezondheidsonderzoek, ", zegt topman Rob Lamb.

"We zijn trots op deze mijlpalen, en het harde werk en de toewijding die nodig waren om ze te bereiken. Wetenschappers komen uit heel Canada en de hele wereld om onze ultramoderne faciliteit te gebruiken, ondersteund door fantastische stafwetenschappers."

Met behulp van krachtig synchrotron-röntgenlicht, wetenschappers onderzoeken menselijke, dier, plant, bacterieel, virale en parasitaire eiwitten en nucleïnezuren. Na blootstelling van een eiwitkristal aan synchrotronlicht, de wetenschappers kunnen de informatie gebruiken om een ​​3D-model te maken dat de posities van de atomen laat zien. Deze structurele informatie geeft details over hoe eiwitten functioneren en interageren. Wetenschappers gebruiken deze informatie vervolgens om biologie beter te begrijpen, milieuprocessen, evenals de menselijke gezondheid en ziekte. Vaak, zij gebruiken de informatie om nieuwe geneesmiddelen te ontwikkelen.

"Deze bundellijnen zijn een enorme boost voor de Canadese structurele biologische gemeenschap, " zegt Miroslaw Cygler, Universiteit van Saskatchewan hoogleraar biochemie en Canada Research Chair in Molecular Medicine met behulp van Synchrotron Light. Hij is ook de leider van het CMCF beamline-adviesteam.

"Elk laboratorium voor eiwitkristallografie in Canada, van kust tot kust tot kust, gebruikt deze faciliteit om experimenten uit te voeren. Canada is een groot land. Reizen is erg duur. een van de missies van de faciliteit was om service op afstand te bieden. Dit is echt cruciaal, zowel qua impact als belang voor Canadezen, ' zegt Cygler.

Jean-Philippe Julien was het daar helemaal mee eens. Julien is de Canada Research Chair in Structural Immunology en wetenschapper in Molecular Medicine aan het Hospital for Sick Children Research Institute, evenals een assistent-professor in de afdelingen biochemie en immunologie aan de Universiteit van Toronto.

In de afgelopen twee jaar, hij heeft 20 eiwitstructuren opgelost met behulp van gegevensverzameling op afstand. Hij stuurt kristalmonsters naar Saskatoon, waar CLS-wetenschappers helpen door de monsters op de bundellijn te monteren en vervolgens bedient Juliens team de apparatuur vanuit hun laboratorium in Toronto. Structure 6B0S (crystal structure of circumsporozoite protein aTSR domain in complex with 1710 antibody) is the one-thousandth protein structure solved at the CLS and is part of Julien's research into developing a vaccine that prevents the malaria parasite from causing infections.

The World Health Organization reports that nearly half of the world's population is at risk of contracting malaria, with hundreds of thousands of children dying every year.

In collaboration with scientists in Germany, Julien's team examined B cells – a type of white blood cell – from volunteers who received a candidate malaria vaccine and were then exposed to the malaria parasite to evaluate protection in a clinical trial. By solving the protein structure of an antibody developed by one of the European volunteers in this study, Julien has learned more about how the vaccine interacted with their immune system. This provides scientists with further clues as to how to alter the vaccine to improve immunity to malaria.

"In characterizing human antibody responses to malaria antigens, it is critical to have access to a world-class synchrotron beamline within Canada, " says Julien.

"Recent upgrades to CMCF have tremendously increased the sensitivity and throughput of data collection, enabling us to solve more antigen-antibody structures informing our quest towards the design of improved malaria vaccine candidates."

Julien's research describing this latest protein structure was published this week in The Journal of Experimental Medicine .

More than 70 academic, government and industrial research groups from across Canada and the United States conduct research using the CMCF beamlines.

The number of depositions has been increasing every year and with upcoming upgrades on the beamlines, the volume of work is expected to continue to accelerate.

The 500th paper was the result of research by Cygler's laboratory at the U of S. Using crystallography as well as other techniques, the researchers have a better understanding of how iron-sulfur clusters are synthesized in the body. These clusters are key components of many proteins critical to life and defects in the formation of the clusters can cause severe neurological and metabolic diseases, often with fatal outcomes. The findings were published in Natuurcommunicatie .