Neuer Detektor beschleunigt die Proteinkristallographie
Nur 60 Sek. Messzeit mit dem neuen Detektor reichten schon aus, um die Elektrondichte des PETase-Enzyms zu ermitteln. Sie zeigt alle strukturellen Merkmale des Enzyms. © HZB
Der neue PILATUS-Detektor wurde an der MX-Beamline 14.1 in Betrieb genommen. © HZB
An einer der drei MX-Beamlines am HZB wurde letzte Woche ein neuer Detektor installiert. Im Vergleich zum alten Detektor ist der neue besser, schneller und empfindlicher. Er ermöglicht es, binnen kürzester Zeit vollständige Datensätze von komplexen Proteinen aufzunehmen.
Proteine bestehen aus tausenden von Bausteinen, die komplexe Architekturen mit gefalteten oder verwickelten Bereichen bilden können. Für die Funktion des Proteins im Organismus spielt ihre Gestalt jedoch die entscheidende Rolle. Mit Hilfe der makromolekularen Kristallographie an BESSY II ist es möglich, die Architektur von Proteinmolekülen zu entschlüsseln. Dafür werden winzige Proteinkristalle mit Röntgenlicht aus der Synchrotronquelle BESSY II durchleuchtet. Aus den gewonnenen Beugungsmustern lässt sich die Morphologie der Moleküle errechnen.
Nun hat das MX-Team an BESSY II an der MX-Beamline 14.1 einen neuen Detektor in Betrieb genommen, der zwei- bis dreimal schneller als bisher arbeitet. Als Probe analysierte das Team einen Kristall aus dem Enzym PETase. PETase ist in der Lage, den Kunststoff PET teilweise abzubauen. In weniger als einer Minute konnte der Detektor einen vollständigen Beugungsdatensatz aufzeichnen, der Daten aus einem Winkelbereich von 180 Grad umfasst. Der Datensatz besteht aus 1200 Bildern, die jeweils 45 Millisekunden lang der Röntgenstrahlung ausgesetzt waren. „Die resultierende Elektronendichte war von ausgezeichneter Qualität und zeigte alle strukturellen Merkmale des Enzyms“, erklärt Dr. Manfred Weiss, der das MX-Team an BESSY II leitet.
Der Erfolg der HZB MX-Beamlines wird durch mehr als 3000 PDB-Einträge aus experimenteller Strahlzeit von mehr als hundert internationalen Nutzergruppen aus dem akademischen Bereich und pharmazeutischen Forschungsunternehmen dokumentiert.
- BESSY II: Eingebauter Sauerstoff verkürzt die Lebensdauer von FeststoffbatterienFeststoffbatterien sind sicher und leistungstark, aber ihre Kapazität nimmt zurzeit noch rasch ab. Ein Team der TU Wien, der Humboldt-Universität zu Berlin und des HZB hat nun eine TiS₂|Li₃YCl₆-Halbzelle an BESSY II analysiert. Dafür nutzte das Team eine spezielle Probenumgebung, die eine zerstörungsfreie Untersuchung unter realen Betriebsbedingungen ermöglicht. Durch die Kombination von Weich- und Hart-Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS und HAXPES) konnte ein neuer Degradationsmechanismus identifiziert werden. Dabei spielte das Element Sauerstoff eine besondere Rolle. Die Studie liefert wertvolle Einblicke, um Design und Fertigung von Feststoffbatterien zu verbessern.
- Spintronik an BESSY II: Echtzeit-Analyse von magnetischen DoppelschichtsystemenSpintronische Bauelemente ermöglichen Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieverbrauch. Sie basieren auf der Wechselwirkung zwischen ferromagnetischen und antiferromagnetischen Schichten. Nun ist es einem Team von Freier Universität Berlin, HZB und Universität Uppsala gelungen, für jede Schicht separat zu verfolgen, wie sich die magnetische Ordnung verändert, nachdem ein kurzer Laserpuls das System angeregt hat. Dabei konnten sie auch die Hauptursache identifizieren, die für den Verlust der antiferromagnetischen Ordnung in der Oxidschicht sorgt: Die Anregung wird von den heißen Elektronen im ferromagnetischen Metall zu den Spins im Antiferromagneten transportiert.
- Umweltchemie an BESSY II: Radikale in GewässernWie entstehen in wässrigen Lösungen unter UV-Licht so genannte Radikale? Diese Frage spielt sowohl für die Gesundheitsforschung als auch für den Umweltschutz eine wichtige Rolle, beispielsweise im Zusammenhang mit der Überdüngung von Gewässern durch die Landwirtschaft. Ein Team hat nun an BESSY II eine neue Methode etabliert, um Hydroxyl-Radikale in Lösung zu untersuchen. Mit einem Trick konnten sie überraschende Einblicke in den Reaktionspfad gewinnen.