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LCLS分析微小蛋白质晶体

<p>蛋白质溶菌酶的结构129个氨基酸的空间排列以螺旋(螺旋)和箭头(褶皱片)的形式示意性地描绘用于医学研究的MPI通过使用斯坦福的Linac相干光源来分析微小的蛋白质晶体,科学家证明了自由电子激光器从微小晶体获得大分子结构的潜力及其作为大型大分子组装和膜蛋白结构生物学新工具的重要性在Max von Laue发现X射线衍射可以成为百年的一年中用于揭示分子的原子结构,一种确定高分辨率结构的新方法已被证明国际研究小组利用来自世界上第一个无硬X射线的短脉冲X射线光谱分析了微小的蛋白质晶体 - 电子激光器,美国能源部在Stanfo的3亿美元Linac相干光源研究表明,当用超短自由电子激光X射线脉冲的炽热强度照射时,自由电子激光器从微小晶体中获得大分子结构的巨大潜力,即使晶体在此过程中被破坏</p><p>目前的研究,他们的结构分析揭示了空间分辨率为百万分之二毫米的细节</p><p>该团队,包括海德堡马克斯普朗克医学研究所和汉堡马克斯普朗克高级研究小组的研究人员,表明他们的数据与那些使用传统X射线源从大型,特征鲜明的晶体中收集的晶体,为新的自由电子激光方法提供了基准</p><p>他们的原理验证实验表明,自由电子激光器是结构生物学的重要新工具</p><p>大的大分子组装和膜蛋白,其中许多已知是药物的重要目标开发X射线自由电子激光器是非常强大的新型X射线源,可提供高强度的超短闪光</p><p>这种X射线脉冲的强度比最辉煌的状态高出十亿倍</p><p>最先进的X射线源,脉冲长度长达数千倍,大约百万分之几十亿分之一秒,或飞秒这些属性为科学家提供了探索纳米世界的新工具,包括生物材料的结构我们对分子三维空间结构的大部分知识都是通过X射线晶体学获得的,它依赖于分子散射信号的放大,通过它们排列成相对较大的晶体,通常在顺序上在生物分子的情况下,由于它们固有的不稳定性和灵活性,以及​​它们典型的低丰度,获得大晶体可能非常难以获得十分之一毫米ce在Linac相干光源的相干X射线成像终端的实验装置的示意图在细液体射流中将数百万个微小晶体注入自由电子激光束中当晶体与自由晶体相交时产生衍射图案电子X射线闪光并在左侧显示的探测器上捕获用于医学研究的自由电子激光器可以从微小晶体获得结构信息,这些晶体由于用于辐射所引起的损伤而通过常规结构方法拒绝泄露其秘密</p><p>结构分析虽然微小的晶体被强大的自由电子激光强度完全破坏,但超短脉冲可以在可检测到的损伤发生之前通过样品,从而提供仍然完整分子的必要散射信号在这种衍射前破坏方法中,通过注入晶体来补充晶体用于连续数据收集使用液体射流进入自由电子激光束,由亚利桑那州立大学的科学家开发,一个接一个地暴露出一个晶体,而不是像常规晶体学一样旋转单个大晶体</p><p>这个连续飞秒晶体学的概念之前已经被证明了使用由马克斯普朗克高级研究小组开发的CAMP仪器的斯坦福大学Linac相干光源的同一研究小组 然后可用的相对长波长的X射线限制了可达到的结构细节水平</p><p>最近,Linac相干光源的新仪器,即相干X射线成像终端,允许使用短波X射线,从而制成有可能推断出分子结构中的原子细节为了对该方法进行基准测试,研究了一种充分表征的模型系统,小蛋白溶菌酶,第一种能够揭示其结构的酶</p><p>研究人员从仅测量的晶体中整理了一万个快照曝光千分之一毫米,并显示数据与使用常规方法和大百倍大的溶菌酶晶体收集的数据进行了比较</p><p>重要的是,没有检测到辐射损伤的显着迹象“这种原理验证实验表明X射线自由电子激光器确实是大型大分子组合结构生物学的重要新工具mblies和膜蛋白它确实在结构生物学领域开辟了一个全新的领域“,领导Max-Planck团队的Ilme Schlichting说,由于小晶体通常比大晶体更容易生产,因此这对所有分子研究都具有直接意义</p><p>难以结晶 - 大约60%的蛋白质,其中许多是医学治疗的主要目标来源:马克斯普朗克研究所图像:

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