Röntgenkristallstrukturvisualiseringsteknik har varit känd i över hundra år. Samtidigt som det hela tiden förbättras, det är extremt svårt att fokusera strålar på föremål som är osynliga för blotta ögat, såsom proteiner. Dock, för att få en tydlig bild och effektivt visualisera strukturen av en kristall, ett prov ska placeras korrekt. Ett internationellt team av forskare föreslog ett optiskt system för att hjälpa till att se en proteinkristall i röntgenstrålar och placera den i mitten av en stråle. Resultaten av studien publicerades i Strukturell biologi tidning.

Under kristallisation arrangeras atomer i ett 3D-gitter strukturerat på ett specifikt sätt. Avstånden mellan atomerna i det gittret bestäms av atomerna själva. Röntgenvåglängden är jämförbar med interatomära avstånd, så att strålarna kan brytas på planen. På grund av denna effekt kan man analysera kristallstruktur. Röntgenbilderna visar avstånden mellan planen. Baserat på denna information är det möjligt att bestämma vilka atomer som finns i gittret och hur de interagerar med varandra. I proteinstudier, till exempel i sökandet efter nya läkemedel, deras struktur kan bestämmas på nivån av grundläggande atomgrupper (aminosyror).

Huvudfrågan med röntgenkristallografi är att mikroskopiska proteinkristaller är mycket svåra att placera i mitten av en röntgenstråle, och följaktligen kan röntgendiffraktionsbilden vara suddig. Dessutom, om den exakta positionen för en kristall är okänd, man måste skanna hela provet. Detta ökar exponeringstiden för mycket intensiva röntgenstrålar. Biologiska molekyler börjar denaturera under den exponeringen.

Ett internationellt team av forskare utvecklade ett optiskt system som gör att man kan se ett prov i röntgenstrålar och urskilja dess position och orientering i förhållande till strålen. Precis som med ett vanligt optiskt mikroskop kan det flytta provet, justera strålens intensitet, och fokusera strålen. Ett sådant system kan avsevärt minska analystiden och därmed bevara molekylernas integritet. Forskare har visat hur systemet fungerar på exemplet med en kristall av det antibakteriella proteinet lysozym. Kvaliteten på röntgendiffraktionsbilder visade sig vara mycket högre efter placeringen av provet i röntgenstrålen.

"Vårt system används nu framgångsrikt i det internationella forskningscentret av DESY-synkrotronen i Hamburg, där laboratorierna vid världens ledande universitet genomför sina kristallstrukturstudier. I framtiden, vi planerar att automatisera kristallplaceringsprocessen med hjälp av neurala nätverk, " sa prof. Anatoly Snigirev, chefen för vetenskaps- och forskningscentret "Koherent röntgenoptik för megavetenskapliga installationer, " vid Kant Baltic Federal University.