Ricercatori del Dipartimento di Dinamica Risolta Atomicamente dell'Istituto Max Planck per la Struttura e la Dinamica della Materia (MPSD) presso il Center for Free-Electron Laser Science di Amburgo, l'Università di Amburgo e il Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL) di Amburgo hanno sviluppato un nuovo metodo per osservare le biomolecole al lavoro. Questo metodo semplifica notevolmente l'avvio delle reazioni enzimatiche mescolando un cocktail di piccole quantità di liquidi con cristalli proteici. La determinazione delle strutture proteiche in tempi diversi dopo la miscelazione può essere assemblata in una sequenza time-lapse che mostra i fondamenti molecolari della biologia.

Le funzioni delle biomolecole sono determinate dai loro movimenti e dai cambiamenti strutturali. Eppure rimane una sfida formidabile comprendere questi movimenti dinamici. Un metodo che li illumina è la cristallografia a raggi X risolta nel tempo, dove viene innescata la reazione di una molecola biologica e quindi vengono scattate istantanee mentre reagisce. Però, innescare queste reazioni è estremamente impegnativo in quanto di solito coinvolge laser e reazioni proteiche che possono essere avviate dalla luce.

Il nuovo "Metodo di applicazione liquida per analisi risolte nel tempo" (LAMA) supera la necessità di trigger ottici. È adattato allo studio dei tempi di reazione biologicamente rilevanti, che sono dell'ordine dei millisecondi (10 ^-3 ) in secondi o addirittura minuti. Queste scale temporali sono di particolare interesse per biologi e ricercatori farmaceutici poiché spesso rivelano i cambiamenti strutturali relativi a una particolare funzione biologica o al turnover di un farmaco. Il documento che descrive il metodo e la sua applicazione è stato appena pubblicato in Metodi della natura .

I fasci di raggi X microfocalizzati altamente intensi disponibili sulla linea di luce EMBL P14-2 hanno consentito l'interrogazione del sistema su una scala temporale di millisecondi. È importante sottolineare che il nuovo metodo 'LAMA' rende l'intero esperimento molto più semplice rispetto agli approcci precedenti.

Per iniziare una reazione, alcuni picolitri (10 ^-12 litro) del reagente vengono miscelati con microcristalli della proteina bersaglio. Le istantanee di reazione vengono quindi registrate mentre l'enzima procede con il turnover del reagente. Eccitante, questo nuovo metodo ha un grande potenziale sulle sorgenti di radiazione di sincrotrone ad alta brillantezza esistenti e future, consentendo a molti più ricercatori di condurre studi di cristallografia risolti nel tempo.

Il metodo "LAMA" è già stato implementato come opzione generalmente accessibile presso la nuova stazione terminale di cristallografia macromolecolare risolta in tempo sulla linea di luce EMBL P14-2 al sincrotrone PETRA III a DESY.

Molte più importanti intuizioni sui processi biochimici arriveranno dall'applicazione di tali tecnologie all'avanguardia. Il loro utilizzo ci consentirà di rispondere ad alcune delle domande più urgenti su questioni chiave per la salute o l'ambiente.