Ученые создали «кристаллографию без кристаллов»
Кристаллическая структура сантонина в пористом материале. nature.com
Японские ученые открыли способ исследования структуры молекул в рентгеновских лучах без предварительной кристаллизации. Новая методика опубликована в журнале Nature. Обзор статьи приводится на сайте издания.
Зафиксировать молекулы для последующего просвечивания рентгеновскими лучами помогла специально разработанная металло-органическая структура. Этот пористый материал содержит ячейки, которые «впитывают» лишь отдельные молекулы исследуемого химического соединения.
Исследования показали, что для данного метода теоретический минимум, которого достаточно для анализа материала, составляет 80 нанограммов. Ученым уже удалось определить химический состав редкого секрета морской губки при наличии пяти микрограммов соединения. В будущем авторы работы планируют создать пористые структуры с более крупными ячейками, которые позволят изучать строение белков.
Рентгеноструктурный анализ (рентгеновская кристаллография) изучает структуру вещества по дифракционной картине после просвечивания рентгеновскими лучами и является самым распространенным способом анализа молекулярной структуры различных соединений. Обязательным условием детального определения химического состава является фиксирование отдельных молекул.
Наиболее распространенный способ фиксации молекул — кристаллизация раствора исследуемого соединения. Именно этот процесс является одним из главных ограничивающих факторов для использования рентгеноструктурного анализа, поскольку далеко не все материалы поддаются кристаллизации. Прежде всего это относится к мембранным белкам, многие из которых являются важными с точки зрения медицины рецепторами.
В 2012 году был предложен другой альтернативный метод исследования структуры белков без разрушения образца и без использования кристаллизации. Закрепленные на углеродных нанотрубках молекулы облучали потоком электронов, что позволило получить голограмму белка.