Investigadores del Departamento de Dinámica Resuelta Atómicamente del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD) en el Centro de Ciencia Láser de Electrones Libres en Hamburgo, la Universidad de Hamburgo y la estación externa del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Hamburgo han desarrollado un nuevo método para observar el funcionamiento de las biomoléculas. Este método simplifica drásticamente el inicio de reacciones enzimáticas al mezclar un cóctel de pequeñas cantidades de líquidos con cristales de proteína. La determinación de las estructuras de las proteínas en diferentes momentos después de la mezcla se puede ensamblar en una secuencia de lapso de tiempo que muestra los fundamentos moleculares de la biología.

Las funciones de las biomoléculas están determinadas por sus movimientos y cambios estructurales. Sin embargo, sigue siendo un desafío formidable comprender estos movimientos dinámicos. Un método que los ilumina es la cristalografía de rayos X de resolución temporal, donde se desencadena la reacción de una molécula biológica y luego se toman instantáneas a medida que reacciona. Sin embargo, desencadenar estas reacciones es extremadamente desafiante, ya que generalmente involucra láseres y reacciones de proteínas que pueden iniciarse con la luz.

El nuevo 'Método de aplicación líquida para análisis de resolución temporal' (LAMA) supera la necesidad de disparadores ópticos. Está diseñado para el estudio de escalas de tiempo de reacción biológicamente relevantes, que son del orden de milisegundos (10 ^-3 ) a segundos o incluso minutos. Estas escalas de tiempo son de particular interés para los biólogos y los investigadores farmacéuticos, ya que a menudo revelan los cambios estructurales relevantes para una función biológica particular o el recambio de un fármaco. El artículo que describe el método y su aplicación acaba de ser publicado en Métodos de la naturaleza .

Los haces de rayos X microenfocados de alta intensidad disponibles en la línea de luz EMBL P14-2 permitieron la interrogación del sistema en una escala de tiempo de milisegundos. En tono rimbombante, el nuevo método 'LAMA' hace que todo el experimento sea mucho más simple que los enfoques anteriores.

Para iniciar una reacción, unos picolitros (10 ^-12 litro) del reactivo se mezclan con microcristales de la proteína diana. A continuación, se registran instantáneas de la reacción a medida que la enzima avanza con la renovación del reactivo. Emocionantemente este nuevo método tiene un gran potencial en fuentes de radiación de sincrotrón de alto brillo existentes y futuras, permitiendo que muchos más investigadores lleven a cabo estudios de cristalografía de resolución temporal.

El método 'LAMA' ya se ha implementado como una opción de acceso general en la nueva estación final de cristalografía macromolecular resuelta en el tiempo en la línea de luz EMBL P14-2 en el sincrotrón PETRA III en DESY.

Se obtendrán muchos más conocimientos importantes sobre los procesos bioquímicos mediante la aplicación de estas tecnologías de vanguardia. Su uso nos permitirá responder algunas de las preguntas más urgentes sobre cuestiones clave de salud o medioambientales.