Onderzoekers van het Department of Atomically Resolved Dynamics van het Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) van het Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg, de Universiteit van Hamburg en het buitenstation van het European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Hamburg hebben een nieuwe methode ontwikkeld om biomoleculen aan het werk te zien. Deze methode vereenvoudigt het starten van enzymatische reacties aanzienlijk door een cocktail van kleine hoeveelheden vloeistoffen te mengen met eiwitkristallen. Bepaling van de eiwitstructuren op verschillende tijdstippen na het mengen kan worden geassembleerd tot een time-lapse-sequentie die de moleculaire grondslagen van de biologie laat zien.

De functies van biomoleculen worden bepaald door hun bewegingen en structurele veranderingen. Toch blijft het een enorme uitdaging om deze dynamische bewegingen te begrijpen. Een methode die ze verlicht, is in de tijd opgeloste röntgenkristallografie, waarbij de reactie van een biologisch molecuul wordt geactiveerd en vervolgens momentopnamen worden gemaakt terwijl het reageert. Echter, het teweegbrengen van deze reacties is een enorme uitdaging, omdat het meestal gaat om lasers en eiwitreacties die door licht kunnen worden gestart.

De nieuwe 'Liquid Application Method for time-resolved Analyses' (LAMA) overwint de behoefte aan optische triggers. Het is afgestemd op de studie van biologisch relevante reactietijdschalen, die in de orde van milliseconden (10 ^-3 ) tot seconden of zelfs minuten. Deze tijdschalen zijn van bijzonder belang voor biologen en farmaceutische onderzoekers omdat ze vaak de structurele veranderingen onthullen die relevant zijn voor een bepaalde biologische functie of de omzet van een medicijn. Het artikel waarin de methode en de toepassing ervan worden beschreven, is zojuist gepubliceerd in Natuurmethoden .

De zeer intense microgerichte röntgenstralen die beschikbaar zijn op EMBL-bundellijn P14-2 maakten de ondervraging van het systeem op een tijdschaal van milliseconden mogelijk. belangrijk, de nieuwe 'LAMA'-methode maakt het hele experiment een stuk eenvoudiger dan eerdere benaderingen.

Om een ​​reactie te starten, een paar picoliter (10 ^-12 liter) van de reactant worden gemengd met microkristallen van het doeleiwit. Reactiesnapshots worden vervolgens opgenomen terwijl het enzym doorgaat met de omzet van de reactant. Opwindend, deze nieuwe methode heeft een groot potentieel voor bestaande en toekomstige synchrotronstralingsbronnen met hoge helderheid, waardoor veel meer onderzoekers in de tijd opgeloste kristallografiestudies kunnen uitvoeren.

De 'LAMA'-methode is al geïmplementeerd als een algemeen toegankelijke optie op het nieuwe eindstation voor macromoleculaire kristallografie op de EMBL-bundellijn P14-2 bij de PETRA III-synchrotron bij DESY.

Door toepassing van dergelijke geavanceerde technologieën zullen nog veel meer belangrijke inzichten in biochemische processen ontstaan. Het gebruik ervan zal ons in staat stellen enkele van de meest prangende vragen over belangrijke gezondheids- of milieukwesties te beantwoorden.