质量的时间分辨晶体学

来自汉堡巴伦费尔德科学城四个研究机构的科学家联手开发了一种突破性的实验装置。他们的新型Spitrobot大大简化了蛋白质在执行功能时的变化观察。这使得非专业研究小组可以使用时间分辨晶体学，因为样品现在可以在标准实验室中制备，并通过其他地方的自动化高通量方法进行处理。该设备将加速健康和疾病的基础研究。该团队现在已经在Nature Communications中展示了Spitrobot背后的概念。

为了开发未来的药物和设计新的生物技术应用，科学家必须了解蛋白质的变化。目前，可以解决反应的开始和结束，但图中通常缺少许多中间步骤。可视化这些不同步骤的最简单方法是在整个反应过程中拍摄蛋白质的“快照”。许多这样的快照放在一起，然后产生一个3D“定格电影”，从各个角度显示蛋白质结构随时间的变化。

到目前为止，此类实验需要直接访问粒子加速器(同步加速器和XFEL)和复杂的实验装置，这对许多科学家来说是遥不可及的。因此，来自汉堡大学(UHH)，马克斯普朗克物质结构与动力学研究所(MPSD)，欧洲分子生物学实验室(EMBL)和汉堡埃彭多夫大学医学中心(UKE)(均在汉堡)的研究人员设计了一种不同的，更容易获得的替代方案 - Spitrobot。

Spitrobot 极大地简化了整个样品制备过程，从蛋白质晶体的初始固定和启动反应，到蛋白质在转化的各个阶段的精确冷冻捕获。只需将底物溶液“吐出”到靶标上即可启动反应，这是该团队先前开发的一项技术。通过对样品进行玻璃化处理(即将其冷却到玻璃状状态)，Spitrobotic 将样品制备与数据收集分离。

使用行业标准可确保样品的便捷调度，并使其与同步加速器和其他设施中常用的高通量例程兼容。因此，该实验可以在标准实验室中进行，而无需立即获得光源 - 这是大多数结构生物学研究人员的主要优势。

Emmy Noether研究小组负责人Pedram Mehrabi(UHH)和Nature Communications论文的第一作者说：“Spitrobot将大大加速酶机制的研究。它使非专家小组能够进行以前只能由专家完成的实验。这应该会导致一个非常困难的实验得到更广泛的应用。

Spitrobot的技术起源于MPSD，Mehrabi和最后一位作者Eike C. Schulz与Friedjof Tellkamp领导的研究所科学支持部门一起工作。Schulz和Mehrabi分别在UKE和UHH继续他们的工作，对该设备进行基准测试，并证明其适用于生物技术和疾病相关问题。来自汉堡EMBL的同事加入了他们的努力，他们证明了在催化反应过程中可以观察到蛋白质的变化。

“我们在设计Spitrobot时考虑到了典型的结构生物学实验室。这就是为什么我们的目标是一个多功能、强大和简单的解决方案，允许用户同时处理大晶体和小晶体，并将最简单的反应引发方式与覆盖大多数酶的时间尺度的能力相结合。这将使更多的研究小组能够解决更广泛的问题，从生物技术到健康和疾病研究，“舒尔茨说，他现在在UKE领导自己的初级感染研究小组。

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