Canadian Light Source está celebrando dos hitos alcanzados por científicos que han realizado investigaciones en las instalaciones nacionales de la Universidad de Saskatchewan.

Los científicos han resuelto 1, 000 estructuras de proteínas utilizando datos recopilados en las líneas de luz CMCF de CLS. Estos se han agregado al Protein Data Bank, una colección de estructuras resueltas por investigadores a nivel mundial. Los investigadores también han publicado 500 artículos científicos basados ​​en su trabajo utilizando las líneas de luz de cristalografía.

Las proteínas son los componentes básicos de la vida y se describen como los caballos de batalla del cuerpo. El cuerpo está formado por billones de células. Las células producen proteínas, que hacen el trabajo de descomponer los alimentos, enviando mensajes a otras celdas, y luchando contra las bacterias, virus y parásitos. Los descubrimientos en el CLS van desde cómo el parásito de la malaria invade los glóbulos rojos hasta por qué las superbacterias son resistentes a ciertos antibióticos y cómo las mutaciones de la proteína parkin resultan en algunos tipos de enfermedad de Parkinson. Comprender cómo funcionan estas y otras proteínas similares puede salvar millones de vidas.

“Cada una de estas estructuras proteicas que se han resuelto en el CLS representa una contribución significativa al cuerpo de conocimiento global en las áreas de biología y bioquímica, avanzar en la investigación en salud, "dice el CEO Rob Lamb.

"Estamos orgullosos de estos hitos, y el arduo trabajo y la dedicación necesarios para lograrlos. Los científicos vienen de todo Canadá y de todo el mundo para utilizar nuestras instalaciones de última generación con el apoyo de un personal fantástico ".

Usando una potente luz de rayos X de sincrotrón, los científicos exploran humanos, animal, planta, bacteriano, proteínas virales y parasitarias, así como ácidos nucleicos. Después de exponer un cristal de proteína a la luz de sincrotrón, los científicos pueden usar la información para producir un modelo tridimensional que muestra las posiciones de los átomos. Esta información estructural proporciona detalles sobre cómo funcionan e interactúan las proteínas. Luego, los científicos usan esta información para comprender mejor la biología, procesos ambientales, así como la salud y las enfermedades humanas. A menudo, utilizan la información para desarrollar nuevos productos farmacéuticos.

"Estas líneas de luz son un gran impulso para la comunidad biológica estructural canadiense, "dice Miroslaw Cygler, Profesor de bioquímica de la Universidad de Saskatchewan y Cátedra de Investigación de Canadá en Medicina Molecular con Luz de Sincrotrón. También es el líder del equipo asesor de líneas de luz de CMCF.

"Todos los laboratorios de cristalografía de proteínas de Canadá, de costa a costa, utilizan esta instalación para realizar experimentos. Canadá es un país grande. Viajar es muy caro. Desde el principio, una de las misiones de la instalación era proporcionar servicio remoto. Esto es realmente crucial tanto por su impacto como por su importancia para los canadienses. "dice Cygler.

Jean-Philippe Julien no podría estar más de acuerdo. Julien es la Cátedra de Investigación de Canadá en Inmunología Estructural y un científico en Medicina Molecular en el Instituto de Investigación del Hospital para Niños Enfermos, así como profesor asistente en los departamentos de bioquímica e inmunología de la Universidad de Toronto.

En los últimos dos años, ha resuelto 20 estructuras de proteínas mediante la recopilación de datos a distancia. Envía muestras de cristal a Saskatoon, donde los científicos de CLS ayudan montando las muestras en la línea de luz y luego el equipo de Julien opera el equipo desde su laboratorio en Toronto. Structure 6B0S (crystal structure of circumsporozoite protein aTSR domain in complex with 1710 antibody) is the one-thousandth protein structure solved at the CLS and is part of Julien's research into developing a vaccine that prevents the malaria parasite from causing infections.

The World Health Organization reports that nearly half of the world's population is at risk of contracting malaria, with hundreds of thousands of children dying every year.

In collaboration with scientists in Germany, Julien's team examined B cells – a type of white blood cell – from volunteers who received a candidate malaria vaccine and were then exposed to the malaria parasite to evaluate protection in a clinical trial. By solving the protein structure of an antibody developed by one of the European volunteers in this study, Julien has learned more about how the vaccine interacted with their immune system. This provides scientists with further clues as to how to alter the vaccine to improve immunity to malaria.

"In characterizing human antibody responses to malaria antigens, it is critical to have access to a world-class synchrotron beamline within Canada, " says Julien.

"Recent upgrades to CMCF have tremendously increased the sensitivity and throughput of data collection, enabling us to solve more antigen-antibody structures informing our quest towards the design of improved malaria vaccine candidates."

Julien's research describing this latest protein structure was published this week in The Journal of Experimental Medicine .

More than 70 academic, government and industrial research groups from across Canada and the United States conduct research using the CMCF beamlines.

The number of depositions has been increasing every year and with upcoming upgrades on the beamlines, the volume of work is expected to continue to accelerate.

The 500th paper was the result of research by Cygler's laboratory at the U of S. Using crystallography as well as other techniques, the researchers have a better understanding of how iron-sulfur clusters are synthesized in the body. These clusters are key components of many proteins critical to life and defects in the formation of the clusters can cause severe neurological and metabolic diseases, often with fatal outcomes. The findings were published in Comunicaciones de la naturaleza .