De capaciteit van de kristallografie om steeds grotere en complexere moleculaire structuren te onthullen is niet te stoppen. In een halve eeuw zijn we van de ontdekking van de structuur van nucleïnezuren en het mechanisme van genetische overdracht gegaan naar het oplossen van de atomaire structuren van de actieve centra van grote proteïnen en macromoleculaire complexen, iets wat aan de basis ligt van de nieuwste medische en farmacologische vooruitgang.
Uit deze kennis is een nieuwe wetenschap geboren: Structurele Biologie. Het gewelfdeeltje van het celkerndeeltje dat de figuur illustreert is groter dan het ribosoom, en zou betrokken kunnen zijn bij het transport van nucleïnezuren, de eiwitsynthese en mogelijk weerstand tegen chemotherapiebehandelingen.
de geboorte van een wetenschap
In 1953 werd een van de ontdekkingen gedaan die de wetenschap in de tweede helft van de twintigste eeuw en de toekomst van de biologie en de geneeskunde kenmerkten. James Watson en Francis Crick van de Universiteit van Cambridge en Rosalind Franklin en Maurice Wilkins van het King's College in Londen werkten aan het oplossen van de structuur van desoxyribonucleïnezuur (DNA). Beiden hadden gezuiverd en gekristalliseerd DNA, maar Rosalind Franklin had de beste röntgendiffractiebeelden verkregen, waaronder haar foto 51, waaruit bleek dat de structuur een dubbele helix moet zijn.
Bovenstaande foto diende als inspiratie voor Watson en Crick om precies en correct te interpreteren hoe de suikers, de basen en de fosfaten in die dubbele helix zijn samengevoegd.
Het was een briljant werk dat de wetenschappelijke wereld verbaasde. Bovendien werd in dit geval het belang van kristallografie duidelijk gemaakt, aangezien er geen betere molecule dan DNA was om de relatie tussen structuur en functie te verklaren. De hele wereld begreep wat de auteurs van het werk zelf concludeerden, dat "de specifieke koppeling die we hebben gepostuleerd onmiddellijk een mogelijk kopieermechanisme voor het genetisch materiaal suggereert". Er was een duidelijk verband tussen de structuren van de biologische macromoleculen en de functie die zij in het organisme vervullen. Er was een nieuwe wetenschap geboren: de structurele biologie.
Watson, Crick en Wilkins ontvingen in 1962 de Nobelprijs voor de Scheikunde. Rosalind Franklin was vier jaar eerder overleden.
HET PROBLEEM VAN KRISTALLISATIE
Om een eventuele macromoleculaire structuur op te lossen, is het noodzakelijk om eerst de kristallen te verkrijgen. Het moet worden gekristalliseerd. Dit gebeurt met behulp van oplossingen van deze stoffen, of het nu gaat om eiwitten, nucleïnezuren of grote macromoleculaire complexen.
Helaas is kristallisatie zo ingewikkeld dat het soms het knelpunt blijkt te zijn van grote Structurele Biologie en Biomedicine projecten.
In 1946 ontving James Batcheller Sumner de Nobelprijs voor de Scheikunde voor de ontdekking van de kristallisatie van eiwitten en in 1988 deelde Hartmut Michel de Nobelprijs voor de Scheikunde voor zijn bijdrage aan de kristallisatie van membraaneiwitten en in het bijzonder het fotosynthetische reactiecentrum.
Thaumatinekristallen in een tegendiffusiecapillair.
Apoferritinekristal verkregen in agarose gels.
De breedte van deze kristallen is 800 micron. Tegenwoordig worden kristallen van slechts enkele micron breed gebruikt om röntgendiffractiebeelden te verkrijgen.
Structuur van het menselijke antilichaam IgG1 b12 dat specifieke plaatsen van het immunodeficiëntie-virus HIV-1 herkent en in staat is om het te neutraliseren. Dit antilichaam is bestudeerd voor de ontwikkeling van vaccins tegen AIDS.
C05 is een antilichaam dat zich vasthecht aan een eiwit op de mantel van het griepvirus (weergegeven in het rood in de figuur) en dat zeer efficiënt en selectief is, daarom is het onderwerp van onderzoek om betere vaccins te vinden tegen de gevaarlijkste soorten griep.
Ribosomen zijn grote macromoleculaire complexen die bestaan uit ribonucleïnezuur en eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de productie van eiwitten in alle levende cellen. Hun omvang is enorm. Om een idee te krijgen van hun grootte en complexiteit, neem de massa van een molecuul natriumchloride, dat is 60 Dalton (Da), of penicilline bij 350 Da, zelfs menselijke insuline, dat is ongeveer 5.800 Da, en vergelijk ze met het moleculaire gewicht van ribosoom, dat is 2.500.000 Da. Inzicht in de eiwitsyntheseprocessen in het ribosoom, de latere vouwing ervan en de afbraak in het proteasoom, maakt het mogelijk om het begrip van neurodegeneratieve ziekten zoals Alzheimer te bevorderen. Het oplossen van de structuur van deze immense moleculaire machine is een van de laatste verworvenheden van de kristallografie.
De Nobelprijs voor de Chemie 2009 werd toegekend aan Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz en Ada E. Yonath voor hun werk aan de structuur en functie van riboso.
karaf, whiskykaraf, whiskey karaf, kristallen karaf, wijnkaraffen, wijnkaraf, kristal karaf, decanteer karaf, whiskey karaf kristal, kristal karaf, glazen karaf, karaf graveren, champagneglazen, whisky glazen, whiskey glazen.
