FluctuationXFEL: Strukturbiologie unter biologischen Bedingungen: Fluktuations-Korrelations-Röntgenbeugung von Proteinen in Lösung; Verbundprojekt 05K2020 - 2019-06092 FluctuationXFEL

Abstract

Ultrakurzzeit-Röntgenlaser-Streuexperimente an biologischen Makromolekülen bieten einen vielversprechenden Weg, deren Struktur und Strukturänderungen mit hoher Präzision aufzuklären und so neue Einblicke in die biologischen Funktionen und Funktionsmechanismen dieser 'Nanomaschinen' zu gewinnen. Gegenwärtig die größten Erfolgsaussichten bieten die Streuung an Nanokristallen sowie an Lösungen dieser Moleküle sowie an einzelnen Molekülen. Während ersteres sich auf etablierte Analyseverfahren stützen kann, erfordert die Strukturaufklärung an Lösungen mit Hilfe von Korrelationsmethoden (FXS) und an einzelnen Molekülen neue Analyseverfahren. Aus diesem Grund wurde bislang deren Potential nicht ausgeschöpft und sowohl am XFEL am DESY (Hamburg) wie auch am SLAC/Stanford praktisch ausschließlich lediglich Experimente an Nanokristallen durchgeführt. Ziel des vorliegenden Projekts war es daher, die Grundlagen für die Anwendung FXS sowie Einzelmolekül-Röntgenstreu-Experimenten zur Aufklärung biomolekularer Strukturen zu schaffen und so deren experimentelle Realisierung zu ermöglichen. Als Hauptergebnisse wurden erzielt: Es wurden Analysemethoden sowohl für FXS als auch Einzelmolekül-Experimente entwickelt und getestet. Die Strukturaufklärung aus Einzelmolekül-Experimenten ist aufgrund einer größeren Toleranz der Analyseverfahren gegenüber geringen Signal/Rauschverhältnissen vielversprechender als bei FXS-Experimenten. Die Analysemethoden für Einzelmolekül-Experimente wurden soweit optimiert, dass deren Einsatz für gegenwärtig durchgeführte Messungen möglich erscheint und in einem Nachfolgeprojekt durchgeführt wird. Datei-Upload durch TIB