Разработка новых принципов структурной диагностики при работе с биоорганическими слабоупорядоченными объектами микро- и нанообъемов с использованием микрофлюидных технологий и синхротронного излучения

Проект направлен на разработку методологии и элементов оборудования для in-situ анализа структуры микро- и нанообъемов слабо упорядоченных биоорганических систем и макромолекул на экспериментальных станциях с использованием синхротронного излучения (СИ), в том числе проектируемых синхротронных центров четвертого поколения, с возможностью гибкой перестройки состава и управления гидродинамикой исследуемых систем.Одним из важнейших направлений фундаментальных и прикладных исследований является определение структуры белковой молекулы с атомным разрешением, что достигается методами структурной диагностики с применением синхротронного излучения. Важным этапом при этом становится поиск условий кристаллизации для получения кристалла белка и расшифровки его трехмерной структуры. В настоящее время активно ведется работа как по разработке подхода к рациональному поиску условий кристаллизации для увеличения эффективности процесса получения кристаллов, так и к уменьшению объема используемых белков для снижения стоимости экспериментов.Проект базируется на полученных ранее руководителем Проекта и его соисполнителями результатах, в которых было показано образование устойчивой фазы олигомеров при добавлении осадителей к растворам белков (на примерах лизоцима, термолизина, протеиназы К, аминотрансферазы). Поиск и оптимизацию условий кристаллизации можно проводить по количественному и качественному анализу присутствующих олигомеров в растворе.Так же ранее руководителем Проекта и его соисполнителями были разработаны прототипы микрофлюидных ячеек, которые впервые позволили проводить измерения in-situ и в разы сократить объем требуемого образца. Использование микрофлюидных технологий, разработка дизайна и создание микрофлюидных устройств для in-situ исследования структуры биомолекул и их взаимодействия между собой в различных агрегатных состояниях предоставит широкие возможности по вариации условий экспериментов (изменению состава и концентраций компонентов) и позволит комплексно подойти к вопросу физики кристаллизации белков и взаимодействию рентгеновского излучения с микро- и нанообъемами слабо упорядоченных биоорганических систем и макромолекул. В рамках Проекта будут изучены процессы образования предкристаллизационной олигомерной фазы (как экспериментально, так и расчетно с помощью метода молекулярной динамики), процессы зарождения кристаллов, роста нано- и микрокристаллов белков с возможностью дальнейшего определения их структур. При этом особое внимание будет уделено учету особенностей источника СИ четвертого поколения.