Международная команда ученых под руководством профессора МФТИ и Университета Южной Калифорнии Вадима Черезова разработала метод определения пространственной структуры белка при помощи рентгеновского лазера с атомами серы в составе. Статья опубликована в журнале Science Advances.
В основе методики лежит использование рентгеновских источников нового поколения — лазеров на свободных электронах. Излучение от них настолько мощное, что оно полностью ионизирует атомы в кристалле при прохождении через него, по сути, разрушая его. Однако за счет очень короткого времени лазерного импульса получается заснять дифракционную картину до того, как атомы сдвинутся с места. Благодаря этому ученым удалось обойти трудности, связанные с размерами кристаллов рецепторных белков, работе с которыми посвящен проект исследователей.
Поскольку кристалл разрушается моментально, то померить его в различных ориентациях невозможно. Для решения этой задачи ученые собирают и обрабатывают данные от множества кристаллов. С помощью специального инжектора липидная среда, в которой находятся кристаллы, подается под рентгеновский импульс. В результате получаются миллионы дифракционных изображений, которые необходимо обработать: отобрать изображения с кристаллами, найти их ориентацию, затем собрать в трехмерную дифракционную картину.
В итоге было отобрано 600 тысяч дифракционных картин, используя которые получилось восстановить структуру белка с высоким разрешением. Полученная точность позволяет не только определять структуры рецепторных белков, но и видеть молекулы воды и липидов, которые окружают их, что имеет огромное значение для понимания механизма работы белка и моделирования его взаимодействия с другими веществами.
Из существующих 800 рецепторных белков на сегодняшний день известны структуры только 34. Разработанная учеными экспериментальная методика позволит значительно ускорить их исследования, что в свою очередь поможет в создании новых эффективных препаратов для лечения огромного количества заболеваний.
