L'algoritmo consente film proteici più nitidi

Compila il modulo sottostante e ti invieremo via email una versione PDF di "L'algoritmo consente film proteici più nitidi"

Completa il modulo sottostante per sbloccare l'accesso a TUTTI gli articoli audio.

Le proteine ​​sono molecole biologiche che svolgono quasi tutti i compiti biochimici in tutte le forme di vita. In tal modo, le minuscole strutture eseguono movimenti ultraveloci. Per studiare questi processi dinamici in modo più preciso di prima, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo algoritmo che può essere utilizzato per valutare in modo più efficiente le misurazioni sui laser a elettroni liberi a raggi X come lo SwissFEL. Ora lo hanno presentato sulla rivista Structural Dynamics.

A volte, quando si utilizza il sistema di navigazione mentre si viaggia in auto, il dispositivo localizza l'utente fuori strada per un breve periodo. Ciò è dovuto all'imprecisione del posizionamento GPS, che può arrivare a diversi metri. Tuttavia, l'algoritmo del navigatore se ne accorgerà presto e correggerà la traiettoria visualizzata sullo schermo, ovvero lo rimetterà sulla strada.

Un principio comparabile per affrontare sequenze di movimento irrealistiche è stato ora applicato con successo da un team di ricercatori guidati dalla fisica del PSI Cecilia Casadei. Ma il loro oggetto di indagine sono circa un miliardo di volte più piccoli di un’automobile: le proteine. Questi elementi costitutivi della vita svolgono funzioni cruciali in tutti gli organismi conosciuti. In tal modo, spesso eseguono movimenti ultraveloci. L’analisi precisa di questi movimenti è fondamentale per la nostra comprensione delle proteine ​​che possono aiutarci, tra le altre cose, a produrre nuovi agenti medici.

Per migliorare ulteriormente la comprensione dei movimenti delle proteine, Casadei, insieme ad altri ricercatori del PSI, un ricercatore del DESY di Amburgo e altri colleghi dell'Università del Wisconsin a Milwaukee, USA, ha sviluppato un algoritmo che valuta i dati ottenuti in esperimenti ad un X- laser a elettroni liberi a raggi (XFEL). Un XFEL è una struttura di ricerca su larga scala che fornisce lampi estremamente intensi e brevi di luce a raggi X di qualità laser. Qui, un metodo chiamato cristallografia a raggi X seriale al femtosecondo risolta nel tempo (TR-SFX) può essere utilizzato per studiare i movimenti ultraveloci delle proteine.

Le misurazioni sono molto complesse per diversi motivi: le proteine ​​sono troppo piccole per essere riprese direttamente, i loro movimenti sono incredibilmente veloci e l’intenso impulso della luce a raggi X di un FEL distrugge completamente le proteine. A livello sperimentale, TR-SFX risolve già tutti questi problemi: non viene misurata alcuna singola molecola, ma piuttosto un gran numero di molecole proteiche identiche vengono indotte a crescere insieme in una disposizione regolare per formare cristalli proteici. Quando la luce dei raggi X FEL colpisce questi cristalli, l'informazione viene catturata in tempo prima che i cristalli e le loro proteine ​​vengano distrutti dall'impulso di luce. I dati grezzi delle misurazioni sono disponibili come cosiddette immagini di diffrazione: punti luminosi che vengono creati dalla disposizione regolare delle proteine ​​nel cristallo e registrati da un rilevatore.

Laddove le sfide sperimentali sono state superate, la valutazione dei dati è appena iniziata. "La misurazione di ogni singolo cristallo fornisce solo il 2% dei dati di un'immagine completa." Questa incompletezza ha ragioni fisiche e sperimentali e può essere eliminata solo combinando in modo significativo i dati di misurazione di molti cristalli. La ricerca di Casadei si concentra proprio su come procedere in questo senso.

Iscriviti alla newsletter quotidiana di Technology Networks, riceverai ogni giorno le ultime notizie scientifiche direttamente nella tua casella di posta.

Il nuovo metodo ideato da Casadei e dai suoi colleghi si chiama "analisi spettrale passa-basso", o in breve LPSA. "Similmente all'elettronica o alla tecnologia audio, applichiamo un filtro passa-basso", spiega Casadei. "Tuttavia, nel nostro caso si presenta sotto forma di algebra lineare avanzata. Applichiamo queste formule per rimuovere il rumore indesiderato dai dati senza perdere i dettagli rilevanti."