biotechnologia


 
 

Cenne Kryształy

Mariusz Karwowski

Doktor Grzegorz Dubin jest chyba w czepku urodzony. On sam woli unikać takich określeń, ale przyznaje, że coś jest na rzeczy. W ciągu minionego roku uśmiechu losu doświadczył nieraz. Dziesięć miesięcy temu po raz pierwszy poczuł, co to znaczy być ojcem. Urodziła mu się córka Dorotka. Mniej więcej w tym samym czasie na jego rodzimym Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego powstało Laboratorium Krystalizacji Białek. Powstało, to za mało powiedziane. To przecież też jego „dziecko”. Pilotował tę inicjatywę od samego początku. Chodził, składał wnioski, przekonywał, że to będzie strzał w dziesiątkę. Kiedy wreszcie dopiął swego, na efekty nie trzeba było długo czekać. Nie minął rok od powstania, a laboratorium już się może pochwalić pierwszymi znaczącymi osiągnięciami.

– Nie chcę być pyszny, ale wydaje mi się, że tak miało być. To chyba szczęście nowicjusza, bo rzeczywiście pierwsze białko, które samodzielnie tutaj zrobiłem, począwszy od prób krystalizacji aż do rozwiązania struktury, to był czas rzędu trzech miesięcy – nie kryje dumy.

NA CHYBIŁ TRAFIŁ

Kwartał to naprawdę niewiele. Zdarza się, że aby otrzymać kryształ, pracuje się rok, a czasem nawet dłużej. Wszystko po to, by potem opracować lek blokujący białko, które odpowiada za objawy konkretnej choroby. Ale wcześniej trzeba poznać strukturę tego białka. I temu właśnie służy krystalizacja. Nie jest to proces ani szybki, ani łatwy. Czasem właściwy kryształ powstaje dopiero po stu lub więcej próbach.

– To, co pan tu widzi, to jest jakieś tysiąc prób. I wszystkie tylko do jednego białka – Grzegorz Dubin otwiera szafkę i pokazuje sporej wielkości kolumnę plastikowych płytek. – Najwięcej zrobiłem chyba około półtora tysiąca. Można i jeszcze więcej, tyle że w pewnym momencie przekracza to już nasze zdolności. Jedno jest pewne: im więcej się przetestuje, tym większe prawdopodobieństwo trafienia na właściwy kryształ.

Nigdzie nie jest jednak powiedziane, że akurat się uda. Czasem i po tysiącu prób nic nie wychodzi. Wpływa na to wiele czynników. Przede wszystkim skład roztworu, w którym krystalizuje się dane białko. Nie ma żadnych teoretycznych przesłanek, jaki powinien być ten optymalny, więc testy opierają się na sprawdzonej metodzie… „na chybił trafił”. Oczywiście, można spróbować zastosować bufory, w których krystalizowane były wcześniejsze białka, ale nie zawsze to pomaga. Standardowych odczynników jest blisko pół setki. Trzeba jednak pamiętać, że mogą one występować w różnych stężeniach i kombinacjach. Już tylko z tych pięćdziesięciu można zrobić nieskończenie wiele połączeń. Drugim istotnym czynnikiem jest temperatura. Każdy roztwór testuje się podwójnie: najpierw w temperaturze pokojowej, czyli około 20−25 °C, a następnie znacznie niższej, tj. około 4 °C.

– Jeśli wszystko idzie zgodnie z założeniami, a badaczowi dopisuje szczęście, to kryształy będą tak właśnie wyglądały. – Mój rozmówca wyjmuje próbkę i pokazuje pod mikroskopem trójwymiarowe, dorodne okazy, przypominające wyglądem znacznie pomniejszoną… kostkę Rubika. – To jest ostateczny cel, do którego się dąży. Wiele z tych kryształów, które otrzymujemy w wyniku codziennych doświadczeń laboratoryjnych, jest dużo brzydszych i później trzeba je jeszcze optymalizować.

Prawdziwa loteria, nieprawdaż? Równie dobrze można otrzymać taki kryształ już na drugi dzień, jak i po pół roku. Albo, co gorsza, wcale. Kiedy jednak wysiłek zostanie zwieńczony sukcesem, następnym etapem są pomiary. Tu również nie jest łatwo. Nie dość, że kryształy są mikroskopijnych rozmiarów, to po krystalizacji pozostają mokre. Dlatego umieszczane są w specjalnych szklanych rurkach, aby nie wyschły. Rurkę z kryształem montuje się w dyfraktometrze. To ogromnych rozmiarów urządzenie „prześwietla” kryształ za pomocą promieni rentgenowskich. Za pomocą detektora powstaje elektroniczny zapis obrazów dyfrakcyjnych, czyli pośrednio atomów i połączeń między nimi, a obraz ten odczytywany jest na ekranie komputera.

– Im bardziej regularny i zwykle im większy kryształ, tym lepiej, bo wtedy silniej rozprasza promienie rtg, a dzięki temu można uzyskać większą rozdzielczość i zobaczyć niejako więcej tego, co jest w jego środku. Przy dobrych strukturach białek otrzymujemy rozdzielczość rzędu nawet 1 angstrema. Dla wyobrażenia, o jakie wielkości chodzi, powiem, że w angstremach wyrażamy wielkości atomów i ich odległości w cząsteczkach.

Białko, jak wiadomo, jest złożone z kilkudziesięciu aminokwasów, z których każdy składa się z masy atomów. W jednym białku daje to liczbę rzędu kilku tysięcy atomów. A w krysztale są niezliczone ilości cząsteczek białka. Zobaczenie ich wszystkich graniczyłoby z cudem. Jak zatem odczytać strukturę kryształu? Metoda samego pomiaru jest podobna do… prześwietlenia w pracowni rentgenowskiej. O ile jednak w przychodni dostajemy obraz wnętrza fragmentu naszego organizmu, o tyle tutaj można liczyć jedynie na masę punktów, jaśniejszych i ciemniejszych, które wbrew pozorom nie są pojedynczymi atomami. Dopiero przeliczenie ich intensywności i położenia względem siebie specjalnym programem komputerowym pozwala określić strukturę badanego białka. Dzięki niej wiadomo, jak białko wygląda oraz jak działa.

– Jeszcze do niedawna obliczenia takie sprawiały spore trudności. Teraz na dobrą sprawę można rozwiązać wiele struktur w ciągu kilku godzin i to na domowym komputerze. Kiedyś robiły to wyspecjalizowane centra obliczeniowe, które zajmowały kilka pomieszczeń. Postęp jest więc ogromny, a krystalizacja stała się już niemal rutynową metodą.(...)

Źródło: kliknij tutaj
Fragment zamieszczony dzięki uprzejmości Redakcji Forum Akademickiego

Menu główne

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

139 anonymous users oraz 0 registered users online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u