회절 패턴을 비교 싱크로트론

7-X 선 레이저에 의한 단백질 구조 분석 (First Protein Structure From an X-ray Laser) 100년 전에 물리학 결정중에 X 선을 통과 할 때의 반사에 의해 결정의 원자 규모의 구조를 분석할수 있음을 발견했다. 이러한 X 선회 기술을 이론적 한계 근처까지 끌어올릴 것으로, X 선 레이저에 의한 단백질 구조분석에 처음으로 성공했다. 이 기술은 기존의 X 선기술로는 도저히 이룰 수 없었던 단백질의 구조 분석을 할 수있게되었다. X선 회절은 구조 생물학에 오랫동안 매우 중요한 기술의 하나가되고있다. 분자가 정렬된 결정 구조를 취했을 때 그 결정을 통과하는 X 선 산란 방법은 항상 일정하기 때문에 결정을 통한 X 선을 분석하여 그 구조를 알 수있다. 원형 입자 가속기의 일종인 싱크로트론에서 생성된 X 선에 의해 지금까지 단백질 구조가 확정되어있다. 그러나 세포막에서 형성되는 단백질등은 싱크로트론 의한 X 선으로 해석할 수있을만큼 큰 결정을 만들수 없다. 따라서 과학자들은 싱크로트론보다 10억 배의 밝기를 가진 선형 가속기에서 생성된 새로운 X 선 레이저를 이용하여 이러한 단백질의 구조를 확정하려고 고심하고 있었다. 그리고 이 X 선 레이저에 의해 처음으로 단백질 구조가 확정되었다. 일관된 광원 (Lnac Coherent Light Source, LCLS)를 사용하여 이루어졌다. 거기에 독일과 미국의 연구자에 의해 아프리카 수면병을 일으키는 기생충 원충 트리파노소마에서 생환의 핵심, 효소의 불활성 상태의 구조를 분석되었다. 이 효소의 마이크로 미터 스케일의 결정은 배양 세포에서의 과발현에 의해 얻어지고, LCLS X 선 레이저를 통과했다. 크리스탈은 X 선 레이저의 파동에 의해 흔적도 없이 소멸시켜 버릴하지만 동시에 회절 패턴을 남긴다. 거기서 얻어진 17만 8875 물건 고유 패턴을 집계하여 불활성화된 효소의 구조가 확정되었다. 이 정보는 활성화 된 효소에 결합하는 약물의 발견에 도움이된다. 사실은 단 하나의 새로운 구조가 확정 된 것뿐만 X 선 자유 전자레이저 (XFEL)가 기존의 싱크로트론에 능가할 확정 된 것은 아니다. 예를 들어, 단백질의 구조를 확정하기 위해서는 그 단백질 결정에서 회절 데이터에 의해서만 구조를 확정 할 수있는 것은 아니고 알려진 단백질의 구조와 회절 패턴을 비교해야한다. 또한 현재 싱크로트론에 비해 XFEL을 사용할 수있는 기관은 한정되어있다. 그리고 단백질이 파괴되지 않은 상태의 회절 패턴은 싱크로트론 의해 가능한 중요한 것으로 남아있다. 이 기술의 종착점은 X 선 기술을 이론적 한계까지 끌어 올리는 것으로, 단백질 구조를 빠르게 확인 할 수있다. 이것이 정말 가능한가?는 확실하지 않지만, 올해 얻은 새로운 결과는 골이 멀지 않다는 것을 보여주고있다.