Pages Menu
TwitterRssFacebook
Categories Menu

Posted on 9.09.19 in Inštituti, Univerze

Krio-elektronski mikroskop na Kemijskem inštitutu pomembna pridobitev za znanost na slovenskem

Krio-elektronski mikroskop na Kemijskem inštitutu pomembna pridobitev za znanost na slovenskem

Na Kemijskem inštitutu so  odprli prostore z novim krio-elektronskim mikroskopom (krio.EM). Gre za najnovejši model mikroskopa, ki deluje pri 200 kV in se komercialno imenuje Thermo Scientific™ Glacios™.  Je pa izjemno pomembna raziskovalna naprava, ki bo močno dvignila kakovost raziskav, ter na ta način obogatila znanstveni prostor v Sloveniji in širši regiji, omogočila pa bo tudi vrhunske razvojne raziskave slovenske industrije.

Krio-elektronska mikroskopija (krio-EM) je ena od metod, ki se uporablja v strukturni biologiji za določanje tridimenzionalnih struktur molekulskih sistemov, kjer meritve potekajo v območju kriogenih temperatur, to je približno pri –180°C. Ključna prednost krio-elektronske mikroskopije v primerjavi z drugimi tehničnimi pristopi je, da omogoča določanje strukture molekul v zelo širokem velikostnem območju in v naravni obliki. S to tehniko lahko vidimo položaje posameznih atomov in tudi vezavo majhnih molekul na biološke tarče, kar je še posebej pomembno pri razvoju zdravilnih učinkovin, torej je izjemno pomembna za farmacevtsko industrijo, so pojasnili na Kemijskem inštitutu. Ta tehnika pa se lahko uporablja tudi za opazovanje drugih, tudi nebioloških molekulskih sistemov, ki jih znanstveniki razvijajo v sintezni biologiji, ter raznih hibridnih materialov, ki se lahko uporabljajo v nanotehnolgiji.  Spodnja meja velikosti molekul, ki jih lahko določajo s krio-EM, se nenehno pomika navzdol in je danes že pod 60 kDa in se še niža. Vsekakor pa je krio-EM edinstvena metoda za določanje struktur velikih bioloških molekul oziroma njihovih kompleksov. Prav tako omogoča, da proteini v procesu meritev ostanejo blizu svojega nativnega stanja, kar daje bolj verodostojen vpogled v njihovo funkcijo. Omogoča pa tudi opazovanje molekul v kontekstu celic in tkiv.

Veliki biološki molekulski sitemi, ki jih proučujejo, so velikokrat strukturno dinamični, v mnogih primerih so vezani tudi na celične membrane, zato jih ni mogoče proučevati z drugimi pristopi strukturne biologije, kot sta x-žarkovna kristalografija in jedrska magnetna resonanca. Raziskave na Kemijskem inštitutu in tudi drugod po Sloveniji pa postajajo vse bolj kompleksne, osredotočajo se tako na velike biološke komplekse kot na dinamične strukture, tako na biološke, kot na tiste, ki so pripravljene na osnovi sintezne biologije. Raziskave postajajo tudi vse bolj interdisciplinarne. Pri tem ustvarjajo razne hibridne (nano)materiale, ki so sestavljeni iz sintetičnih in naravnih komponent, in ki jih lahko opazujejo v glavnem samo s krio-EM. Poleg tega pa lahko s to metodo  proučujejo tudi vezavo (majhnih) molekul (npr. potencialnih inhibitorjev delovanja) na velike biološke molekule, kar je prav tako zanimivo za farmacevtsko industrijo. Velik delež  raziskav  zato potrebuje pristop krio-EM, poudarjajo na KI. Zato določenih eksperimentov doslej sploh niso mogli izvajati ali pa so jih lahko izvajali le na osnovi sodelovanja z drugimi raziskovalnimi institucijami, kar pa tudi ni tako samoumevno. Zato je dosegljivost take visokotehnološke opreme v neposredni bližini  laboratorijev ključen dejavnik za uspešen in hiter razvoj znanosti na slovenskem.

„Krioelektronska mikroskopija je zelo hitro razvijajoče se področje. Znanstveno bolj razvite države imajo vzpostavljenih kar nekaj takšnih mikroskopov, prednjači predvsem Nemčija. Zdaj to liso zapolnjujemo z otvoritvijo tega mikroskopa,“ je z upravičenim ponosom dejal prof. dr. Gregor Anderluh, direktor Kemijskega inštituta in nadaljeval…“Da so potrebe po tem raziskovanju zelo velike, priča tudi dejstvo da so nas, ko smo želeli oziroma zdaj ko postavljamo raziskovalno skupino, ki bo gradila ekspertize okoli tega mikroskopa, podprle vse slovenske univerze, vsi večji raziskovalni inštituti v Sloveniji, raziskovalne skupine z univerz in inštitutov, z bližnje okolice in regije pa tudi nekateri večji evropski centri. To nas navdaja z zaupanjem, da bomo mednarodno ostali vpeti in predvsem kompetitivni….Kot je dejal današnji gost, Joachim Frank na predavanju, ˇda to opremo enostavno potrebujemo, če hočemo ostati konkurenčniˇ. In smo veseli, da bomo imeli možnost za te ekspertize tudi v Sloveniji“.

Pomembno težo dogodku je pomenil tudi prihod pomembnih gostov in nagovori predsednika vlade Marjana Šarca, ministra za izobraževanje, znanost in šport Jerneja Pikala in direktorja Agencije za raziskovalno dejavnost RS Józsefa  Györkösa.

Investicija, ki je vključevala mikroskop, dve napravi za pripravo vzorcev, nekaj manjših komponent za normalno delovanje mikroskopa ter potrebne manjše posege v prostor, kjer je mikroskop nameščen, je vredna približno 2,5 mio EUR. Večji delež je financiral Kemijski inštitut, približno petino Agencija za Raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS), manjše deleže pa so prispevale še Fakulteta za Kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo Univerze v Ljubljani ter Nacionalni inštitut za Biologijo.

Poleg inavguracije novega krio-elektronskega mikroskopa, so gostili še krio-elektronski mikroskopiji posvečen minisimpozij z naslovom »Novosti na področju krio-elektronske mikroskopije«, z osrednjim predavateljem Nobelovega nagrajenec za kemijo leta 2017 Joachima Franka. To prestižno nagrado si je prislužil s ključnim prispevkom pri razvoju krio-elektronske mikroskopije. Poleg Franka so imeli  znanstvena predavanja še nekaterih drugi ugledni strokovnjaki s področja krio-elektronske mikroskopije: Juergen Plitzko (Max Planck Institute for Biochemistry, München, Nemčija), Sebastian Glatt (Malopolska Centre of Biotechnology, Jagiellonian University, Krakov, Poljska), Robert Gilbert (University of Oxford, Oxford, Velika Britanija), Florian Schur (Institute of Science and Technology, Dunaj, Avstrija).

Post a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *