XFEL: Details des Coronavirus im Röntgenlicht

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20.04.2021
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Details des Coronavirus im Röntgenlicht

Forschende von DESY, der Diamond Light Source und EMBL gehören zu den ersten, die 2021 Strahlzeit erhalten

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Eine Aufnahme aus dem Kontrollschuppen, die eine der ersten COVID-bezogenen Beamzeiten bei SPB/SFX zeigt. Copyright: European XFEL.

Ende März hat European XFEL planmäßig mit einer neuen Serie von Experimenten begonnen, den Auftakt machten Forschungsvorhaben im Zusammenhang mit COVID-19 an der Experimentierstation Single Particles, Clusters, and Biomolecules & Serial Femtosecond Crystallography (SPB/SFX). Die Arbeiten können, wenn sie erfolgreich sind, zu einem besseren Verständnis der Struktur von Schlüsselproteinen des Coronavirus führen. Neue Informationen über die Form dieser Proteine, die das Virus benötigt, um sich selbst zu kopieren, können bei der Suche nach Möglichkeiten zur Pandemiebekämpfung helfen.

"Drei Nutzer-Kollaborationen haben Experimente vorgeschlagen, die zwei unterschiedliche Ansätze zur Erforschung des Coronavirus verfolgen. Zwei Gruppen unter der Leitung von Forschenden von DESY und der Diamond Light Source werden die Struktur und die Bindung von Liganden an die Proteasen des Coronavirus untersuchen", sagt Adrian Mancuso, leitender Wissenschaftler and der SPB/SFX-Experimentierstation. Ein Ligand ist ein Molekül, das ein anderes spezifisches Molekül oder Atom bindet. Einige Liganden liefern während des Bindungsprozesses ein Signal und können als Signalmoleküle betrachtet werden, die mit Proteinen in Zielzellen interagieren, den sogenannten Rezeptoren. Am European XFEL lässt sich der die Bindung dieser Liganden an Proteine potenziell mit atomarer Auflösung beobachten, allerdings ist dazu zunächst ein geordneter Kristall des entsprechenden Proteins erforderlich. "Röntgenlaser bieten einzigartige Möglichkeiten, um irreversible Prozesse in Proteinen zu erforschen – wie zum Beispiel die Bindung von möglichen Wirkstoff-Kandidaten für Medikamente", erklärt Mancuso.

Die vom EMBL geleitete Forschungsgruppe wird die Funktionsfähigkeit der Kleinwinkelstreuung am SPB/SFX-Instrument untersuchen. Kleinwinkelstreuung ist eine leistungsfähige Methode zur strukturellen Charakterisierung sowohl geordneter als auch ungeordneter Proteine in Lösung. Die Proteine können ohne die Notwendigkeit einer Kristallisation untersucht werden können. "Während das Hauptziel der Nutzerkollaboration darin besteht, die Durchführbarkeit der Kleinwinkelstreuung am European XFEL zur Untersuchung von Proteinen im Allgemeinen zu testen, erhoffen sie sich auch neue Daten von Coronavirus-Proteinen", sagt Mancuso.

"Diese Experimente sind sehr herausfordernd, weil es einerseits darum geht, die richtige Art von Proben des Coronavirus zu bekommen, und andererseits um die neuen Ansätze, die zur Untersuchung dieser Proben verwendet werden", erklärt Mancuso. Aufgrund der Pandemie können nur sehr wenige externe Forschende vor Ort sein. European XFEL-Beschäftigte sind daher bei jedem Schritt des Versuchsaufbaus und der Versuchsdurchführung beteiligt, und die meisten externen Forschenden werden die Experimente aus der Ferne verfolgen. "Wir hoffen, dass alle Werkzeuge der Nutzer in unserem Aufbau gut funktionieren. Und wenn die Experimente erfolgreich sind, können sie zum Kampf gegen das Coronavirus beitragen", sagt Mancuso.