Forschern gelingt Analyse kleinster Proteinkristalle

Ein internationales Forscherteam hat mit Hilfe intensiver Röntgenblitze die kristalline Proteinhülle eines Insektenvirus entschlüsselt. Die Bausteine des Viruskokons werden mit einer Genauigkeit von 0,2 Nanometern (millionstel Millimetern) angezeigt. Durch die nahezu atomare Auflösung werden die winzigen Viruskapseln sichtbar. Sie sind die mit Abstand kleinsten Proteinkristalle, die Forscher je mit Hilfe der Röntgenkristallographie entschlüsselt haben. Von den sich hieraus ergebenden Möglichkeiten für die Untersuchung der Proteinstruktur berichtet das Team um den leitenden DESY-Forscher Prof. Henry Chapman vom Center for Free-Electron Laser Science in den „Proceedings" der US-Akademie der Wissenschaften („PNAS").

Die räumliche Struktur von Proteinen

Die Strukturbiologie ist ein eigener Wissenschaftszweig, der sich in den letzten Jahrzehnten entwickelt hat. Forscher interessieren sich hier für die räumliche Struktur von Proteinen und anderen Biomolekülen, da sich damit ihre Funktionsweise verstehen lässt. „In den vergangenen 50 Jahren haben Wissenschaftler mehr als 100.000 Proteinstrukturen entschlüsselt", betont Chapman. „Das mit Abstand wichtigste Werkzeug dabei ist die Röntgenkristallographie." Hierbei wird ein Kristall aus dem zu untersuchenden Protein gezüchtet und mit hellem Röntgenlicht beleuchtet. Es entsteht ein charakteristisches Muster der gebeugten Röntgenstrahlen, aus dem sich die räumliche Struktur des untersuchten Kristalls und seiner Bausteine berechnen lässt.

Bei dem untersuchten Insektenvirus handelt es sich um das Granulovirus, welches bestimmte Insekten befällt und sie tötet. „Da es dann mit seinem toten Wirt zunächst an Ort und Stelle liegenbleibt, muss es sich - manchmal jahrelang - vor Umwelteinflüssen wie Hitze, UV-Licht und Trockenheit schützen, bis es irgendwann wieder von einem Insekt aufgenommen wird. Deshalb hüllt sich das Virus in einen Kokon aus Proteinkristallen, der sich erst im Insektendarm wieder auflöst", erklärt Dr. Cornelius Gati von DESY, Hauptautor der wissenschaftlichen Veröffentlichung. Der untersuchte Kokon stammt von einem Granulovirus (CpGV), der in der Landwirtschaft als biologisches Schädlingsbekämpfungsmittel gegen Raupen des Apfelwicklers Cydia pomonella eingesetzt wird und für Menschen ungefährlich ist.

Die kleinsten Proteinkristalle