Effektivare metod att avbilda proteiner
Med hjälp av en världsunik anläggning i USA har forskare vid Göteborgs universitet hittat ett effektivare sätt att avbilda proteiner. Nästa steg blir att filma hur proteiner fungerar – på molekylnivå.
Att kartlägga hur proteiner är uppbyggda och hur de sköter sina uppgifter i cellen kan vara nyckeln till botemedel mot allt från cancer till malaria. Förra året var Richard Neutze, biokemiprofessor vid Göteborgs universitet, och hans forskargrupp bland de första i världen att avbilda proteiner med hjälp av mycket korta och intensiva röntgenpulser.
I en ny studie som publiceras i Nature Methods, har man testat metoden på en ny typ av protein, med goda resultat.
– Enkelt uttryckt kan man säga att vi har hittat en ny metod att skapa väldigt små proteinkristaller. Vi har även visat att det går att använda mycket små kristaller för att lösa en membranproteinstruktur, säger Linda Johansson, doktorand vid Institutionen för kemi och molekylärbiologi som är förste författare till
artikeln.
Kan bli standard
Det finns två stora utmaningar när det gäller att avbilda proteiner. Det första är att skapa proteinkristaller i rätt storlek, det andra är att stråla dem på ett sätt som gör att det inte faller sönder. I Sverige finns en anläggning för synkrotrongenererad röntgenstrålning, laboratoriet Max-lab i Lund. Problemet är att den typen av teknik inte är tillräckligt ljusintensiv och därför kräver stora proteinkristaller som tar flera år att framställa.
Richard Neutze var en av forskarna som lanserade idén att man kunde avbilda små proteinprover med hjälp av fri elektronlaser som sänder ut intensiv röntgenstrålning i extremt korta pulser, pulser som är kortare än det tar ljuset att färdas över ett mänskligt hårstrå. Sedan 2009 finns en sådan anläggning i USA och det är den man använt sig av i studien.
– Att ta fram små proteinkristaller är lättare och tar kortare tid, så den här metoden är mycket snabbare. Förhoppningsvis kommer den att vara standard om några år. Just nu byggs anläggningar för röntgen med fri elektronlaser i både Schweiz, Japan och Tyskland, säger Linda Johansson.
Tog 365 000 bilder
I studien, som har genomförts av forskare från både Sverige, Tyskland och USA, undersökte man membranprotein från en typ av bakterie som livnär sig på solljus. Membranproteiner är viktiga att undersöka, eftersom de transporterar ämnen genom cellmembranet och därmed sköter kommunikationen med omgivningen och andra celler.
– Nu har vi skapat en modell av hur det här proteinet ser ut. Nästa steg är att göra filmer där man kan titta på olika funktioner hos proteinet, till exempel hur det rör sig när fotosyntesen sker, säger hon.
En viktig upptäckt var att det krävdes betydligt färre bilder för att kartlägga proteinet än man trott. Med fri elektronlaser tas 60 bilder per sekund, vilket gjorde att man sammantaget hade över 365 000 bilder att utgå ifrån. Trots det behövdes det bara 265 bilder för att skapa en tredimensionell modell av proteinet.
