I ricercatori dell'Università del Saskatchewan hanno scoperto che le sostanze chimiche comunemente usate per proteggere i campioni negli esperimenti con il sincrotrone aiutano effettivamente a danneggiare quei campioni, scienziati potenzialmente fuorvianti di tutto il mondo.

"A causa di questa scoperta, abbiamo cambiato il modo in cui operiamo nel nostro laboratorio, e speriamo di cambiare il modo in cui operano le altre persone, " disse Kurt Nienaber, un dottorato di ricerca candidato al Dipartimento di Scienze Geologiche e autore principale della ricerca.

Le scoperte, pubblicato in un recente numero del Journal of Physical Chemistry Letters da ricercatori del College of Arts and Science e del College of Medicine, applicare alla spettroscopia di assorbimento dei raggi X e alla cristallografia proteica:importanti metodi basati sui raggi X utilizzati per comprendere le strutture delle molecole.

In queste tecniche, campioni di materia vengono fatti saltare con un raggio di raggi X, tipicamente da una sorgente di luce di sincrotrone. Dalle interazioni tra i raggi X e i campioni, gli scienziati apprendono informazioni dettagliate sulle posizioni degli atomi nelle molecole biologiche e deducono come queste molecole funzionano all'interno degli esseri viventi.

Per proteggere i campioni delicati dai danni da congelamento alle temperature estremamente basse richieste dagli esperimenti, vengono aggiunte sostanze chimiche chiamate crioprotettori. Ma c'è il rischio di un altro tipo di danno quando si sottopongono i campioni a raggi X intensi; la radiazione può causare cambiamenti chimici all'interno dei campioni attraverso un processo chiamato fotoriduzione.

Una piccola quantità di fotoriduzione è prevista nella ricerca sui raggi X di sincrotrone. Ma i ricercatori della U of S hanno scoperto che il trattamento dei campioni con comuni crioprotettori come il glicerolo ha un effetto collaterale inaspettato.

"Si scopre che l'aggiunta di alcuni crioprotettori stava effettivamente peggiorando molto il problema della fotoriduzione, " ha detto Nienaber. "Questo cambiamento chimico stava avvenendo a un ritmo dieci volte superiore quando abbiamo introdotto il glicerolo. Quindi è stata una vera sorpresa per noi".

La trasformazione può essere facile da trascurare, il che significa che in molti casi gli scienziati che utilizzano tecniche a raggi X potrebbero "non studiare ciò che pensano di studiare, " ha detto Graham George, professore di scienze geologiche, Cattedra di ricerca canadese in spettroscopia di assorbimento dei raggi X, e il dottorato di ricerca di Nienaber. supervisore.

George è stato coautore del documento insieme alla professoressa e canadese Research Chair in Molecular Environmental Science Ingrid Pickering e agli associati di ricerca Jake Pushie e Julien Cotelesage.

La scoperta potrebbe avere importanti implicazioni sui molti rami della scienza in cui la cristallografia proteica è uno strumento cruciale, compresa la medicina.

"Fondamentalmente, quasi tutti gli sviluppi della medicina moderna, ogni nuovo farmaco, contiene una componente della cristallografia proteica, " disse Giorgio.

Ottenere informazioni accurate è fondamentale in questo lavoro. Se i ricercatori che sviluppano un nuovo farmaco non si sono resi conto che stavano guardando un campione fotoridotto, Giorgio ha detto, "potremmo essere fuorvianti. Forse finiremmo per seguire la pista sbagliata, e non riusciremmo a produrre un farmaco efficace".

La scoperta non significherà buttare via i risultati della ricerca cristallografica del passato, che sono "ancora incredibilmente utili, " disse George. Ma in molti casi, i ricercatori potrebbero aver bisogno di tornare indietro e riesaminare i loro risultati.

Armati di questa nuova conoscenza che i crioprotettori hanno un problema, gli scienziati saranno in grado di correggere il problema. I ricercatori dell'U of S hanno già trovato modi per mitigare il problema, come l'aggiunta di composti che proteggono dal danno o la riduzione della quantità di radiazioni che colpiscono ogni area di un campione, e presto pubblicheranno i loro metodi.

I membri del team hanno persino trovato un uso pratico per la scoperta. Hanno iniziato a utilizzare una combinazione di raggi X e crioprotettori come strumento per provocare reazioni in esperimenti in cui è necessario un campione fotoridotto.

"Con tutto ciò che impariamo, pensiamo sempre:possiamo approfittarne in qualche modo?" disse George.