Ilustrowanie jakości krystalizacji makromolekularnej
Informacje na temat większości znanych obecnie struktur białkowych generowane są przy użyciu krystalografii rentgenowskiej, znanej również jako dyfrakcja rentgenowska. Wiązka promieniowania X kierowana jest na kryształy stałe zawierające tryliony identycznych cząsteczek. Program komputerowy tworzy trójwymiarowy obraz na podstawie kalkulacji pozycji każdego atomu w cząsteczce w oparciu o wykryty wzór dyfrakcji. Hodowla wysokiej jakości kryształów to skomplikowany i delikatny proces, który potrafi trwać całymi miesiącami a nawet latami, w wielu przypadkach dając niskiej jakości rezultaty. Naukowcy zbadali nową technikę wykrywania jakości procesu zarodkowania kryształu na wczesnym etapie w ramach finansowanego ze środków UE projektu TOPCRYST ("Novel tools for crystallisation of macromolecules"). Celem projektu jest umożliwienie wczesnego wykrywania jakości kryształów proteinowych w celu utraty minimalizacji strat czasu, nakładu pracy i środków w przypadku miernego zarodkowania. Technika interferometrii podwójnej polaryzacji (DPI), opracowana przez zespół TOPCRYST do badania struktur molekularnych i interakcji wykorzystuje falowody optyczne ze światłem w rdzeniu. Wszelkie zmiany w interakcjach cząsteczek na powierzchni falowodów są odzwierciedlone w zmianach w propagacji światła w obrębie falowodu. Naukowcy zastosowali trzy modele systemu molekularnego, których warunki krystalizacji zostały dobrze scharakteryzowane i w związku z tym są często wykorzystywane do testowania nowych metod. "Sygnatura" krystalizacji lub wzór sygnałowy występujący jedynie w przypadku pomyślnej krystalizacji został zidentyfikowany i zastosowany do zdefiniowania warunków krystalizacji dla dwóch historycznie problematycznych białek. Ponadto zidentyfikowano nowe warunki krystalizacji dla jednego z modelowych białek. W ramach projektu TOPCRYST zademonstrowano skuteczność monitorowania DPI w czasie rzeczywistym do identyfikacji pomyślnych warunków krystalizacji dla makrocząsteczek docelowych przy znacznym skróceniu czasu i minimalizacji nakładu pracy. Oczekuje się, że coraz skuteczniejsze badania strukturalne będące wynikiem tej techniki przyniosą duże korzyści branży odkrywania nowych leków i opieki zdrowotnej.
