New setup enables EPR studies on tiny protein crystals — ABC Chemicals


New setup enables EPR studies on tiny protein crystals - ABC Chemicals

Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), который работает с нанолитровыми объемными кристаллами, может выявить новую информацию об ферментах без необходимости в больших и трудных для выращивания кристаллах. Техника, основанная на специальной геометрии резонатора, может использоваться для проведения экспериментов ЭПР на очень маленьких кристаллах белка, таких как те, которые обычно используются для рентгеновской кристаллографии. Новая установка позволяет проводить детальные исследования гораздо большего количества белков, чем это было возможно ранее.

Многие важные биохимические процессы могут быть исследованы с помощью EPR. Этот метод особенно полезен для изучения ферментативных реакций, поскольку он может предоставить ценную информацию об электронной структуре активного сайта. В типичном эксперименте по ЭПР замороженный раствор биомолекулы помещается в микроволновую полость — тип резонатора — но объем информации, получаемой таким способом, ограничен. Хотя эксперименты по монокристаллическому ЭПР могут дать больше данных, этот метод редко применяется к белковым системам из-за проблем с выращиванием подходящих кристаллов. Многие образцы, используемые в рентгеновской кристаллографии, имеют размеры в диапазоне 0,05–0,3 мм, но кристаллы такого размера слишком малы, чтобы их можно было изучить с помощью коммерческих спектрометров ЭПР.

Исследователи в Германии нашли способ повысить чувствительность экспериментов по ЭПР до 28 раз, заменив микроволновую полость обычных установок на саморезонансную микросхему, состоящую из небольшой плотно намотанной пружины из серебряной проволоки. «Можно думать об этом как об объективе для магнитного потока, который предназначен для максимизации коэффициента заполнения для очень маленьких образцов», — говорит Джейсон Сидабрас из Института химической конверсии энергии Макса Планка. В эксперименте с ЭПР образец взаимодействует с магнитным потоком, и это дает сигнал, измеренный прибором. «Если образец слишком маленький, нам нужен способ сфокусировать на нем магнитный поток. Микро-спираль делает это очень хорошо », — говорит Сидабрас. «Благодаря своим размерам и форме, он имеет определенную частоту электромагнитного резонанса. Он называется «саморезонансным», потому что резонансная частота исходит непосредственно из геометрии ».

Команда протестировала новый метод на крошечных кристаллах [FeFe] -гидрогеназы — фермента, представляющего интерес для энергетических исследований, поскольку он катализирует производство водорода из протонов и электронов. «Важной характеристикой этой системы является так называемый g-тензор», — говорит Сидабрас. «Впервые мы измерили это количество в [FeFe] -гидрогеназе. Это требовало проведения экспериментов с монокристаллами фермента. В предыдущих исследованиях использовались очень крупные кристаллы — 1 мм или более — и длительное время измерения. С этой новой установкой эксперименты, которые занимали бы недели, теперь могут быть выполнены за несколько дней ».

«Это действительно хорошее технологическое улучшение», — говорит Стефан Столл из Университета Вашингтона, США, который не принимал участия в исследовании. «Кристаллы белков всегда очень малы, и до сих пор ЭПР не был достаточно чувствительным, чтобы получать сигналы от таких кристаллов. Теперь это возможно!

Дмитрий Свистуненко из Университета Эссекса, Великобритания, соглашается. «Такой прогресс в методологии является особенно многообещающим, поскольку он позволяет связать данные ЭПР с данными х-кристаллографии, полученными для той же партии микрокристаллов. Это помогает понять, как работают ферменты, глядя на них с разных точек зрения », — говорит он.







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *