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Titel des Forschungsprojekts
Entwicklung von nativer SAD-Phasierung zur Bestimmung der Membranproteinstruktur
Lead
Die dreidimensionale Röntgenstruktur von Biomolekülen liefert grundlegende Einblicke in ihre Funktionen. Die Bestimmung der Phasen mit nativem SAD ist eine direkte und kostengünstige Möglichkeit, diese Strukturen aufzuklären. Das Verfahren beruht jedoch auf einer sehr genauen Messung von Beugungsdaten auf einem Niveau, das gegenwärtig oft nicht erreichbar ist. Wir schlagen einen Ansatz vor, um die Messgenauigkeit durch kombinierte Verwendung von Röntgenstrahlen niedriger Energie, neuartiger Probenzufuhrmethoden und der nächsten Generation von Röntgenkameras (JUNGFRAU) zu verbessern. Falls dies gelingt kann unsere Methode die Erfolgsrate der Strukturbestimmung von Membranproteinen - einer großen Klasse von meist unbekannten, aber biomedizinisch relevanten Biomolekülen - signifikant steigern.
Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts
Unser Ziel ist es, die native SAD-Phasierungsmethode zu entwickeln und Membranproteinmikrokristalle zur de novo Strukturbestimmung einzusetzen. Wir planen, unsere Ziele in drei Schritten zu erreichen: (1) Entwicklung des JUNGFRAU-Detektors (JF) für die makromolekulare Kristallographie (MX) im konventionellen Energiebereich; (2) Anwendung von JF auf Röntgenstrahlen niedriger Energie für die Native-SAD-Phasierung; (3) Lösen neuer Membranproteinstrukturen.
Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts
Die vorgeschlagene Forschung wird weitreichende Auswirkungen auf die Strukturbiologie von Membranproteinen, MX-Datenerhebungsmethoden und die MX-Strahllinienentwicklung haben. Zuallererst erwarten wir, dass das niederenergetische SAD zu einer allgemeinen Methode für die routinemässige de novo Phasierung von Membranproteinen mit hoher Erfolgsrate und niedrigen Kosten wird, was wiederum die strukturelle und funktionelle Untersuchung von Membranproteinen beschleunigt. Aus technologischer Sicht werden wir eine nahezu ideale Detektortechnologie für MX-Anwendungen in Synchrotronstrahllinien weltweit einführen.
Keywords
Makromolekulare Kristallographie, Strukturbestimmung, Native-SAD-Phasierung, Röntgendetektor, Probenzufuhr, Membranprotein