Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Четкий путь к лучшему пониманию биомолекул

Четкий путь к лучшему пониманию биомолекул

Опубликовал: Admin, 6-01-2021, 14:29, Нанотехнологии, 112, 0

Четкий путь к лучшему пониманию биомолекул

Международная группа ученых под руководством Картика Айера из MPSD получила одни из самых резких трехмерных изображений наночастиц золота. Результаты закладывают основу для получения изображений макромолекул с высоким разрешением. Исследование было проведено на приборе European XFEL's Single Particles, Clusters, Biomolecules & Serial Femtosecond Crystallography (SPB /SFX), и результаты были опубликованы в Оптика .

Углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты - это микромолекулы, которые населяют клетки и жизненно важны. Ключ к пониманию того, как работают эти макромолекулы, заключается в понимании их структуры. Используя наночастицы золота вместо биомолекул, команда измерила 10 миллионов дифракционных картин и использовала их для создания трехмерных изображений с рекордным разрешением. Частицы золота рассеивают гораздо больше рентгеновских лучей, чем биологические образцы, и поэтому из них получаются хорошие образцы для испытаний. Они предоставляют гораздо больше данных, что делает их очень полезными для методов точной настройки, которые затем могут быть использованы на биомолекулах.

«Методы, используемые для получения изображений биомолекул с высоким разрешением, включают рентгеновскую кристаллографию, которая требует кристаллизации биомолекул», - говорит Картик Айер, руководитель группы вычислительной наноразмерной визуализации в MPSD. «Это непростой процесс. С другой стороны, крио- Электронная микроскопия Работает с замороженными молекулами», - добавляет он. Однако появление рентгеновских лазеров на свободных электронах открыло двери для визуализации отдельных частиц (SPI), метода, который может обеспечить получение изображений биомолекул с высоким разрешением при комнатной температуре и без кристаллизации. Следовательно, биомолекулы можно изучать ближе к их естественному состоянию. Это, в свою очередь, позволяет лучше понять их структуру и функции в нашем организме.

Но в SPI оставались два препятствия: сбор достаточно качественных дифракционных картин и правильная классификация структурной изменчивости биомолекул. Работа группы показывает, что оба эти барьера можно преодолеть, говорит Картик Айер: «Предыдущие эксперименты SPI давали только около десятков тысяч дифракционных картин даже в лучших сценариях. Однако для получения разрешений, актуальных для структурной биологии, исследователям нужно 10 в 100 раз больше дифракционных картин ». объясняет Айер. «Благодаря уникальным возможностям европейской установки XFEL, а именно высокому количеству рентгеновских лазерных импульсов в секунду и высокой энергии импульса, команда смогла собрать 10 миллионов дифракционных картин за один 5-дневный эксперимент. Это количество данных является беспрецедентным, и мы считаем, что наш эксперимент послужит шаблоном для будущего этой области исследований », - говорит он.

Чтобы преодолеть проблему структурной изменчивости биомолекул, то есть иметь дело со снимком каждой частицы, который немного отличается друг от друга, исследователи разработали специальный алгоритм. дифракционные картины собираются двумерным детектором - во многом как быстрая рентгеновская камера. Затем алгоритм сортирует данные и позволяет исследователям восстановить изображение биомолекула . «Мы использовали возможности адаптивного интегрирующего пиксельного детектора (AGIPD), который позволил нам регистрировать шаблоны с такой высокой скоростью. Затем мы собрали и проанализировали данные с помощью настраиваемых алгоритмов для получения изображений с рекордным разрешением», - говорит Айер.

«В этом исследовании действительно использовалось уникальное свойство высокой скорости пополнения нашего объекта, детектора с быстрым кадрированием и эффективной доставки образцов», - говорит Адриан Манкузо, ведущий ученый группы SPB /SFX. «Это показывает, что в будущем европейский XFEL имеет хорошие возможности для исследования пределов« видимости »некристаллизованных биомолекул при комнатной температуре».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии