Хасан ДеМирчи, ученый SLAC из Стэнфордского института PULSE, который объединился с аспирантом Рэймондом Сьеррой над новой системой, использовал рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS) — пользовательское учреждение Управления науки Министерства энергетики США — сосредоточиться на деталях работы рибосом. Помимо своей универсальной роли в расшифровке генетического кода для создания белков, рибосомы также являются важными мишенями для лечения антибиотиками.Рибосомы трудно преобразовать в кристаллы, поэтому их можно изучать с помощью рентгеновских лучей, потому что они очень хрупкие.
Новая система возникла из желания лучше сохранить кристаллы рибосом.Исследовательская группа сделала это, сохраняя крошечные кристаллы в том же растворе, в котором они были выращены, при температурах, приближающихся к температурам в их естественной среде, и находя более щадящий способ доставить или «впрыснуть» их в вакуумную камеру, где они подвергаются ударам. импульсами рентгеновского излучения LCLS.Один поток защищает другойНовая система, получившая название coMESH, использует недорогие стандартные компоненты для формирования и защиты потока кристаллизованных белков с помощью окружающего потока электрически заряженной жидкости.
Он был успешно протестирован в эксперименте 2014 года и опубликован 30 ноября в онлайн-выпуске журнала Nature Methods.«Наша стратегия заключалась в том, чтобы разработать инжектор, который может обрабатывать все, что угодно, а не только рибосомы», — сказал ДеМирчи. «Мы обращаемся к определенной потребности научного сообщества в более универсальном способе доставки образцов в LCLS».Помимо демонстрации того, что новая система работает, эксперименты также дали ученым более подробный трехмерный взгляд на то, как один компонент рибосомы связывается с антибиотиком под названием паромомицин, который используется для лечения паразитарных инфекций. «Теперь у нас есть более реалистичная картина того, как этот антибиотик взаимодействует с рибосомами при температурах, близких к температурам в их естественной среде», — сказал ДеМирчи.
Новая система состоит из тонкой трубки диаметром около одной десятой миллиметра внутри трубки чуть большего размера; размеры могут варьироваться в зависимости от размеров кристаллических образцов.Зарядный электрод подает слабый электрический ток к жидкости в большей трубке, которая фокусирует поток на тонкую нить. Обе трубки заканчиваются в одной точке, и электрический ток во внешней жидкости значительно сужает оба потока жидкости, когда они выходят из трубок.
Меньше повреждений и отходовСистема также спроектирована так, чтобы тратить меньше кристаллов на эксперименты, чем при некоторых других методах доставки образцов. Толщину и скорость потока внутреннего потока можно точно настроить путем изменения приложенного напряжения и ширины трубки, чтобы максимизировать скорость, с которой импульсы рентгеновского излучения попадают на кристаллы, попадающие на их путь.ДеМирчи и Сьерра заявили, что на основе деталей трехмерного атомного масштаба, которые они смогли увидеть в комплексе рибосома-лекарство и в образцах фотосинтетического белкового комплекса, известного как фотосистема-II, напряжение не повреждает белок. конструкции.
«Это как птицы, сидящие на электрическом проводе», — сказал ДеМирчи.ДеМирчи и Сьерра заявили, что они ожидают, что система coMESH найдет более широкое применение другими учеными, проводящими эксперименты в LCLS. «Мы хотим, чтобы это было« подключи и работай », — сказал Сьерра, — чтобы все, о чем им нужно было думать во время эксперимента, — это сбор данных, а не устранение неполадок при доставке образцов».