Innovative Bioassembler revolutioniert die Proteinkristallisation im Weltraum

LONDON (IT BOLTWISE) – Die Erforschung der dreidimensionalen Struktur von Proteinen ist ein zentraler Aspekt der strukturellen Biologie. Im Weltraum bieten Mikrogravitationsbedingungen einzigartige Vorteile für das Wachstum hochwertiger Proteinkristalle, da sie die Einflüsse von Schwerkraft und Konvektion minimieren.

Die Proteinkristallisation ist ein unverzichtbares Werkzeug in der strukturellen Biologie, da sie es ermöglicht, die dreidimensionale Architektur von Proteinen zu entschlüsseln. Die Bedingungen der Mikrogravitation im Weltraum bieten dabei besondere Vorteile, da sie die Einflüsse von Schwerkraft und Konvektion auf das Kristallwachstum minimieren. Dennoch bleibt die Entwicklung zuverlässiger Techniken zur Proteinkristallisation im All, die eine präzise Kontrolle über den Kristallisationsprozess und dessen sorgfältige Überwachung ermöglichen, eine Herausforderung.

In dieser Studie stellen wir einen innovativen Bioassembler vor, den ‘Organ.Aut’, mit dem es uns gelungen ist, Proteine im Weltraum zu kristallisieren. Der Bioassembler ‘Organ.Aut’ erzeugte hochgeordnete Kristalle, die zu einer atomaren Auflösung von etwa 1 Å diffraktierten. Diese Daten ermöglichten eine detaillierte Untersuchung der atomaren Strukturen und erlaubten umfassende strukturelle Vergleiche mit auf der Erde gewachsenen Kristallen.

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Bioassembler ‘Organ.Aut’ eine vielversprechende und praktikable Option zur Weiterentwicklung der Proteinkristallisation im Weltraum darstellt. Der Prozess beginnt mit der Vorbereitung einer Küvette, die mit einem Agarosepfropfen, einer Proteinslösung und einem Fällungsmittel gefüllt wird. Sechs dieser Küvetten werden in einer Transportbox zur ISS gebracht, wobei die Box auch einen Thermologger enthält, der kontinuierlich die Temperatur aufzeichnet.

Auf der ISS werden die Küvetten in den Bioassembler ‘Organ.Aut’ geladen, um den Kristallisationsprozess über einen Zeitraum von zehn Tagen aufrechtzuerhalten. Drei Videokameras sind am Bioassembler installiert, um den Kristallisationsprozess zu dokumentieren. Nach Abschluss des Experiments werden die Küvetten mit den Kristallen in der Transportbox mit dem Soyuz MS-14-Raumschiff zurück zur Erde gebracht. Die Daten des Thermologgers, die in Blau dargestellt sind, bieten wertvolle Einblicke in die Temperaturbedingungen während des Experiments.

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die im Weltraum gewachsenen Kristalle eine höhere Qualität aufweisen als ihre irdischen Gegenstücke, was auf die einzigartigen Bedingungen der Mikrogravitation zurückzuführen ist. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die strukturelle Biologie und könnte zu bedeutenden Fortschritten in der Medikamentenentwicklung führen, da die präzise Kenntnis der Proteinstruktur entscheidend für das Design neuer Wirkstoffe ist.

Die erfolgreiche Anwendung des Bioassemblers ‘Organ.Aut’ im Weltraum markiert einen wichtigen Schritt in der biotechnologischen Forschung und könnte die Tür zu weiteren wissenschaftlichen Entdeckungen öffnen. Die Fähigkeit, Proteine im Weltraum effizient zu kristallisieren, könnte nicht nur die Grundlagenforschung vorantreiben, sondern auch praktische Anwendungen in der Pharmaindustrie und anderen Bereichen finden.

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