Röntgenkristallografische opheldering van eiwitstructuren lukt ook prima met straling uit een laser. Zelfs met nanokristalletjes die veel kleiner zijn dan gebruikelijk, schrijven Amerikaanse onderzoekers in Nature.

Met die zogeheten vrije-elektronenlaser (FEL) moet je dus ook eiwitten kunnen ‘doorlichten’ die maar heel moeizaam uitkristalliseren. Met name membraaneiwitten zijn daar berucht om. Met conventionele röntgenapparatuur lukt het niet om er bruikbare opnames van te maken: de straling sloopt de kristalletjes lang voordat je er mee klaar bent.

Het idee van zo’n FEL is dat er zeer intense röntgenpulsen uitkomen, met een tijdsduur in de ordegrootte van femtoseconden. Door dat stralingsniveau gaan de eiwitkristallen nog veel sneller kapot, maar voordat ze het begeven kun je nog wel een diffractiepatroon detecteren. Als je vervolgens een zeer groot aantal kristallen achter elkaar opblaast (gesuspendeerd in een vloeistof die door een dun kanaaltje loopt dat de bundel kruist) moet je uiteindelijk genoeg informatie bij elkaar kunnen krijgen om de eiwitstructuur te reconstrueren. Belangrijk daarbij is dat, statistisch gezien, elk kristal net onder een andere hoek de bundel passeert.

Met een kleiner molecuul is zo’n structuurbepaling jaren geleden al gelukt.

Alleen is de verwerking van al die data, en vooral ook het uitmiddelen ervan, een dermate gigantische klus dat veel experts zich afvroegen of het in de praktijk wel te doen zou zijn met een compleet eiwit. Inderdaad kwam met met FEL’s tot nu toe niet verder dan het ophelderen van eiwitstructuren die sterk leken op die van een al bekend eiwit. Dus eigenlijk een kwestie van het aanvullen van bestaande data.

Onderzoekers van het SLAC National Accelerator Laboratory (gerund door Stanford University maar eigendom van DoE, het Amerikaanse ministerie van energiezaken) zeggen nu dat ze voor het eerst een de novo-structuur hebben bepaald, dus eentje waarvan nog geen gegevens beschikbaar waren. In werkelijkheid waren die gegevens er overigens wel: de structuur van het beschreven lysozym is al tientallen jaren bekend. Maar die gegevens zijn alleen gebruikt om achteraf te controleren of de FEL-analyse klopte.

Om een voldoende sterk signaal te krijgen werden de gebruikte lysozym-microkristallen overigens voorbehandeld met gadoliniumkernen.

Door op deze manier 2.402.199 kristalletjes op te blazen en de best geslaagde 59.667 diffractiepatronen uit te middelen, wisten de onderzoekers inderdaad een lysozymstructuur uit te rekenen die overeenkwam met de reeds bekende data.

De conclusie luidt dat deFEL-techniek in principe betrouwbaar genoeg is om structuren op te helderen waarvan echt nog niets bekend is, al behoeft de procedure nog enige verfijning.

bron: SLAC, Nature.