Raumstation Crew kultiviert Kristalle für die Medikamentenentwicklung

Space Base DF9 Alpha 3 #15 Auf unsere Mitarbeiter ist kein Verlass Lets Play deutsch german HD (Juni 2019).

Anonim

Besatzungsmitglieder an Bord der Internationalen Raumstation werden diese Woche mit der Forschung beginnen, um die Art und Weise zu verbessern, wie wir Kristalle auf der Erde züchten. Die aus den Experimenten gewonnenen Informationen könnten den Prozess der Arzneimittelentwicklung beschleunigen und Menschen auf der ganzen Welt zugute kommen.

Proteine ​​spielen eine wichtige Rolle im menschlichen Körper. Ohne sie wäre der Körper nicht in der Lage, sich selbst zu regulieren, zu reparieren oder zu schützen. Viele Proteine ​​sind zu klein, um selbst unter dem Mikroskop untersucht zu werden, und müssen kristallisiert werden, um ihre 3-D-Strukturen zu bestimmen. Diese Strukturen sagen den Forschern, wie ein einzelnes Protein funktioniert und wie es an der Entstehung von Krankheiten beteiligt ist. Einmal modelliert, können Arzneimittelentwickler die Struktur verwenden, um ein spezifisches Arzneimittel zu entwickeln, um mit dem Protein zu interagieren, ein Prozess, der als strukturbasiertes Wirkstoffdesign bezeichnet wird.

Zwei Untersuchungen, der Effekt des makromolekularen Transportes auf die Mikrogravitationsproteinkristallisation (LMM Biophysics 1) und die Wachstumsgeschwindigkeitsdispersion als prädiktiver Indikator für biologische Kristallproben, wo die Qualität durch Mikrogravitationswachstum verbessert werden kann (LMM Biophysics 3), untersuchen die Bildung dieser Kristalle Wir untersuchen, warum Mikrogravitationskristalle oft von höherer Qualität sind als von der Erde gezüchtete Kristalle und welche Kristalle davon profitieren können, im Weltraum gewachsen zu sein.

Wachstumsrate - LMM Biophysik 1

Forscher wissen, dass im Weltraum gewachsene Kristalle oft weniger Unvollkommenheiten enthalten als solche, die auf der Erde gewachsen sind, aber die Gründe für dieses Phänomen sind nicht eindeutig. Eine weithin akzeptierte Theorie in der Kristallographie-Gemeinschaft ist, dass die Kristalle von höherer Qualität sind, weil sie in der Mikrogravitation aufgrund mangelnder auftriebsinduzierter Konvektion langsamer wachsen. Der einzige Weg, wie sich diese Proteinmoleküle in der Schwerelosigkeit bewegen, ist die zufällige Diffusion, ein Prozess, der viel langsamer ist als die Bewegung auf der Erde.

Eine andere weniger erforschte Theorie ist, dass ein höheres Reinigungsniveau in der Mikrogravitation erreicht werden kann. Ein reiner Kristall kann Tausende von Kopien eines einzelnen Proteins enthalten. Sobald Kristalle zur Erde zurückgebracht und einem Röntgenstrahl ausgesetzt werden, kann das Röntgenbeugungsmuster verwendet werden, um die Struktur eines Proteins mathematisch abzubilden.

"Wenn Sie Proteine ​​reinigen, um Kristalle zu züchten, neigen die Proteinmoleküle dazu, auf zufällige Weise aneinander zu haften", sagte Lawrence DeLucas, LMM Biophysics 1, Primärermittler. "Diese Proteinaggregate können dann in die wachsenden Kristalle eingebaut werden und Defekte verursachen, die die Proteinausrichtung stören, was wiederum die Röntgenbeugungsqualität des Kristalls verringert."

Die Theorie besagt, dass sich in der Schwerelosigkeit ein Dimer oder zwei aneinander haftende Proteine ​​viel langsamer bewegen als ein Monomer oder ein einzelnes Protein, was den Aggregaten weniger Gelegenheit gibt, in den Kristall einzudringen.

"Sie selektieren vorwiegend Monomerwachstum und minimieren die Menge an Aggregaten, die in den Kristall eingebaut werden, weil sie sich so viel langsamer bewegen", sagte DeLucas.

Die LMM Biophysics 1 Untersuchung wird diese beiden Theorien auf den Prüfstand stellen, um zu versuchen, die Gründe zu verstehen, warum Mikrogravitations-gewachsene Kristalle oft von überlegener Qualität und Größe im Vergleich zu ihren auf der Erde gewachsenen Gegenstücken sind. Verbesserte Röntgenbeugungsdaten führen zu einer präziseren Proteinstruktur und damit zu einem besseren Verständnis der biologischen Funktion des Proteins und der zukünftigen Wirkstoffentwicklung.

Kristalltypen - LMM Biophysik 3

Da LMM Biophysics 1 untersucht, warum Kristalle aus dem Weltraum von höherer Qualität sind als aus der Erde gezüchtete Kristalle, untersucht LMM Biophysics 3, welche Kristalle von der Kristallisation im Raum profitieren können. Die Forschung hat herausgefunden, dass nur einige im Weltraum kristallisierte Proteine ​​vom Wachstum der Mikrogravitation profitieren. Die Form und Oberfläche des Proteins, das einen Kristall bildet, definiert sein Erfolgspotential in der Schwerelosigkeit.

"Einige Proteine ​​sind wie Bausteine", sagte Edward Snell, LMM Biophysics 3 Primärermittler. "Es ist sehr einfach, sie zu stapeln. Diese sind diejenigen, die nicht von Mikrogravitation profitieren. Andere sind wie Gummibärchen. Wenn Sie versuchen, eine schöne Reihe von ihnen auf dem Boden zu bauen, wollen sie wegrollen und nicht bestellt werden. Das sind diejenigen, die von der Mikrogravitation profitieren. Wir versuchen, die Blöcke von den Jelly Beans zu unterscheiden. "

Das Verständnis, wie verschiedene Proteine ​​in der Mikrogravitation kristallisieren, gibt Forschern einen tieferen Einblick in die Funktionsweise dieser Proteine ​​und hilft dabei, zu bestimmen, welche Kristalle zum Wachstum in die Raumstation transportiert werden sollten.

"Wir maximieren den Einsatz einer knappen Ressource und stellen sicher, dass jeder Kristall, den wir dort aufstellen, den Wissenschaftlern auf dem Boden nutzt", sagte Snell.

Diese Kristalle könnten in der Arzneimittelentwicklung und in der Krankheitsforschung auf der ganzen Welt verwendet werden.

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