亚利桑那州立大学 亚历山德拉·罗斯是亚利桑那州立大学分子科学学院和生物设计研究所应用结构发现中心的教授
信用:玛丽朱 在过去的三年里，亚利桑那州立大学和欧洲科学家进行了一项重大的合作，在x光晶体学取样策略方面取得了重大的技术进步
亚利桑那州立大学的贡献来自分子科学学院、物理系和生物设计研究所应用结构发现中心
欧洲X射线自由电子激光器是一种最高级的研究设备:它能产生每秒27000次的超短X射线脉冲，其亮度比最好的传统X射线辐射源高出10亿倍
经过十年的建设，它于2017年底开始初步试验
亚利桑那州立大学短信学院的亚历山德拉·罗斯教授所在的团队获得了全球竞争者中第二个分配波束时间的奖项
他们的研究结果于9月10日公布
9在《自然通讯》中，验证了一种独特的微流体微滴发生器，在她的团队的系列飞秒结晶学(SFX)实验中，该微流体微滴发生器可以减少样本量和废物(高达99%)
利用这一点，他们确定了酶3-脱氧-d-甘露糖-辛酮酸8-磷酸合酶(KDO8PS)的晶体结构，并揭示了该酶先前未确定的环区的新细节，该环区是抗生素研究的潜在目标
罗斯解释说:“我们很高兴这项由巨大的合作努力产生的工作在XFEL社区得到了好评。”
“我们正在进一步开发这种方法，并正在寻求微流控液滴与XFELs脉冲的同步
此时此刻，一小组亚利桑那州立大学的学生刚刚完成了在加州门洛帕克的国家加速器实验室的直线加速器相干光源(LCLS)的实验，以改进该方法
我们出版作品的时机再好不过了
" SLAC是美国最著名的XFEL设施
S
科学家们在那里开展了现在著名的蛋白质纳米晶体的结晶学工作(由约翰·斯宾塞教授和佩特拉·弗洛姆教授领导的亚利桑那州立大学团队)
SLAC和它在欧洲的伙伴，同样在汉堡，非常成功，因此，已经成为严重超额预订
新设施即将上线，其巨型2
6英里的加速器隧道和原子长度尺度的分辨率，缓解了对其他设施的一些需求，同时在物理科学中提供了巨大的新的可能性
SFX是一种很有前途的蛋白质结构测定技术，在这种技术中，含有蛋白质晶体的液体流与高强度XFEL光束相交，该光束比传统的同步加速器x光源亮十亿倍
尽管晶体在衍射后会立即被强烈的XFEL光束破坏，但值得注意的是，由于有了最先进的探测器，衍射信息仍然可以被记录下来
已经开发了强大的新数据分析方法，允许团队分析这些衍射模式并获得电子密度图和蛋白质的详细结构信息
这种方法特别适用于难以结晶的蛋白质，如膜蛋白，因为它可以从微米甚至纳米晶体中产生高分辨率的结构信息，从而减少晶体缺陷的影响，避免传统同步加速器晶体学所需的大晶体的冗长(如果不是不可能的话)生长
虽然使用XFELs的结晶学已经成为一种强有力的技术，可以解开大型蛋白质复合物的结构，也可以进行时间分辨的结晶学，但是这种尖端科学还是产生了一个主要问题
由于“命中率”很低，它需要大量的悬浮蛋白质，虽然没有经过辐照，但对于大多数蛋白质样品来说，回收起来很麻烦
多达99%的蛋白质会被浪费掉
这是罗斯和她的团队取得的主要技术进步
他们开发了一种三维打印的微流体装置，这种装置具有高分辨率，能够产生可变液滴分割的油包水液滴，并且能够与自由电子激光脉冲同步
这极大地减少了欧洲XFEL实验所需的纯化蛋白质的量，而不是目前典型的(几乎无法获得的)1 g完整数据集记录的要求
这一发展的重要性值得重申
研究人员的方法是将装有样品的液体“蛞蝓”插入牺牲液体中，这样，只有在暴露于飞秒XFEL脉冲(持续时间为十亿分之一秒的百万分之一)的过程中，样品才能保持快速移动的液体微射流
科学家团队已经用微流控液滴发生器演示了酶KDO8PS晶体悬浮液的液滴生成，并表明液滴生成频率可以通过水流和油流的速率来控制
KDO8PS晶体的衍射质量在注入被油包围的水滴中或通过用气体动态虚拟喷嘴(GDVN)连续注入时都是相似的，通过液滴注入实现了约60%的样品消耗减少
确定的结构揭示了以前未定义的KDO8PS环区的新细节，这是抗生素研究的潜在目标
这些结果倡导未来在世界各地的其他XFELs上通过分段油流进行液滴生成的常规整合
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