Rettelse til synkrotronforskningsfejl kan forbedre resultaterne

Forskere fra University of Saskatchewan har fundet ud af, at kemikalier, der normalt bruges til at beskytte prøver i synkrotronforsøg, faktisk hjælper med at beskadige disse prøver, potentielt vildledende forskere rundt om i verden.

"På grund af denne opdagelse, vi har ændret den måde, vi fungerer på i vores laboratorium, og vi håber at ændre måden, andre mennesker fungerer på, "sagde Kurt Nienaber, en ph.d. kandidat i Institut for Geologiske Videnskaber og hovedforfatter på forskningen.

Fundene, offentliggjort i en nylig udgave af Journal of Physical Chemistry Letters af forskere fra College of Arts and Science og College of Medicine, anvende røntgenabsorptionsspektroskopi og proteinkrystallografi:vigtige røntgenbaserede metoder, der bruges til at forstå molekylers strukturer.

I disse teknikker, prøver af stof sprænges med en stråle røntgenstråler, typisk fra en synkrotron lyskilde. Fra interaktionerne mellem røntgenstrålerne og prøverne, forskere lærer detaljerede oplysninger om atomernes positioner i biologiske molekyler og udleder, hvordan disse molekyler fungerer inden for levende ting.

For at beskytte de sarte prøver mod fryseskader ved de ekstremt lave temperaturer, der kræves af eksperimenterne, kemikalier kaldet kryoprotektanter tilsættes. Men der er risiko for en anden form for skade, når prøver udsættes for intense røntgenstråler; strålingen kan forårsage kemiske ændringer i prøverne gennem en proces kaldet fotoreduktion.

Der forventes en lille mængde fotoreduktion i synkrotron røntgenforskning. Men U of S -forskerne fandt ud af, at behandling af prøver med almindelige kryobeskyttelsesmidler såsom glycerol har en uventet bivirkning.

"Det viser sig, at tilføjelse af visse kryobeskyttelsesmidler faktisk gjorde problemet med fotoreduktion meget værre, "sagde Nienaber." Denne kemiske ændring skete ti gange, da vi introducerede glycerolen. Så det var en stor overraskelse for os. "

Transformationen kan være let at overse, hvilket betyder, at forskere, der anvender røntgenteknikker, i mange tilfælde måske ikke "studerer, hvad de tror, ​​de studerer, "sagde Graham George, professor i geologiske videnskaber, Canada Research Chair i røntgenabsorptionsspektroskopi, og Nienabers ph.d. tilsynsførende.

George var medforfatter til papiret sammen med professor og Canada Research Chair i Molecular Environmental Science Ingrid Pickering og forskningsassistenter Jake Pushie og Julien Cotelesage.

Opdagelsen kan få store konsekvenser for de mange videnskabelige grene, hvor proteinkrystallografi er et afgørende værktøj, herunder medicin.

"I bund og grund, næsten enhver moderne medicinudvikling, hvert nyt lægemiddel, har en komponent i proteinkrystallografi i den, "sagde George.

At få nøjagtige oplysninger er afgørende i dette arbejde. Hvis forskere, der udviklede et nyt lægemiddel, ikke var klar over, at de kiggede på en fotoreduceret prøve, George sagde, "vi ville muligvis vildlede os selv. Måske ender vi med at følge den forkerte føring, og vi ville undlade at producere et effektivt lægemiddel. "

Opdagelsen vil ikke betyde at smide tidligere krystallografiske forskningsresultater væk, som "stadig er utroligt nyttige, "sagde George. Men i mange tilfælde, forskere skal muligvis gå tilbage og undersøge deres fund igen.

Bevæbnet med denne nye viden om, at kryoprotektanter kommer med en fangst, forskere vil være i stand til at rette op på problemet. U of S -forskerne har allerede fundet måder at afbøde problemet på - f.eks. Tilføjelse af forbindelser, der beskytter mod skader eller reducerer mængden af ​​stråling, der rammer hvert område af en prøve - og vil snart offentliggøre deres metoder.

Teammedlemmerne har endda fundet en praktisk anvendelse til opdagelsen. De er begyndt at anvende en kombination af røntgenstråler og kryobeskyttelsesmidler som et redskab til at forårsage reaktioner i forsøg, hvor en fotoreduceret prøve er nødvendig.

"Med alt hvad vi lærer, vi tænker altid:kan vi på en eller anden måde drage fordel af dette? "sagde George.