Es gibt einen alten Witz, dass man Atomen nicht trauen kann – sie machen alles aus. Aber bis vor kurzem gab es keine wirkliche Möglichkeit, einzelne Atome zu sehen. Man könnte mit der Röntgenkristallographie auf Dinge über sie schließen oder mit Rasterkraftmikroskopen ihre Anziehungskraft an winzigen Sonden messen, aber kein direktes Bild machen. Bis jetzt. Zwei kürzlich genutzte Labors Kryo-Elektronenmikroskopie Atome in einem Proteinmolekül mit einer Auflösung von etwa 1.2 x 10 direkt abzubilden-7 Millimeter oder 1.2 Ångström. Der bisherige Rekord lag bei 1.54 Ångström.
Jüngste Verbesserungen in der Elektronenstrahltechnologie halfen ebenso wie ein Gerät, das dafür sorgt, dass sich Elektronen, die auf die Probe treffen, mit nahezu der gleichen Geschwindigkeit bewegen. Die letztgenannte Technik führte zu so klaren Bildern, dass die Forscher einzelne Wasserstoffatome im Apoferritin-Molekül und dem es umgebenden Wasser identifizieren konnten.
Jahrelang bestand die Standardmethode zur Untersuchung der Proteinstruktur darin, einen Kristall zu bilden und zu untersuchen, wie der Kristall Röntgenstrahlen beugt. Einige Proteine lassen sich jedoch nur schwer oder gar nicht kristallisieren. Kryo-Elektronenmikroskopie hat dieses Problem nicht. Der Bediener des Mikroskops muss die Probe schockgefrieren. Ein besseres Verständnis der Proteinstruktur kann die Erforschung von Dingen wie der Enzymwirkung vorantreiben und Wissenschaftlern helfen, bessere Medikamente zu entwickeln.
Die Computeranalyse der Elektronenemissionen ist ebenfalls ein wichtiger Teil der Technik, und einer der beteiligten Wissenschaftler glaubt, dass Auflösungen unter 1 Angström für diese Methode mit der derzeitigen Rechenleistung wahrscheinlich nicht möglich sind. Außerdem hängt die Qualität des Bildes teilweise von der Stabilität des Proteins ab. Apoferritin ist sehr stabil, aber einige andere getestete Moleküle sind nicht so stabil. Das bedeutet, dass die Röntgenkristallographie wahrscheinlich die Methode der Wahl für leicht kristallisierende Proteine bleiben wird. Dies gilt insbesondere, da das Kryo-Elektronenmikroskopieverfahren Stunden oder Tage der Datenerfassung benötigen kann, um ein vollständiges Bild zu erstellen.
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Quelle: https://hackaday.com/2020/06/05/new-microscope-directly-images-protein-atoms/