Biologische Nanogruppen für ultrahelle Lichtquellen

Brillante Röntgenquellen erweitern auch in der Biologie die Grenzen des Machbaren. MAP-Wissenschaftler untersuchen zunächst die natürlich vorkommenden biologischen Baugruppen des Zytoskeletts. Das Zytoskelett besteht aus verschiedenen Fasern und Röhren, die eine Zelle in ihrer stabilen Form halten. Daneben bewegen diese Faserproteine mit Hilfe der so genannten Motorproteine auch aktiv Substanzen; beispielsweise in der Signalübertragung. Aus seiner physikalischen Struktur versprechen sich die Biologen Aufklärung über die komplexe biologische Funktionsweise.

Die Strukturaufklärung von Fasern mit Röntgenstrahlen erfordert jedoch eine quasi-kristalline Form. Die MAP-Wissenschaftler benutzen kurze gebündelte Aktinfasern, wie sie in den meisten Zellen vorkommen, um die Bedingungen zu studieren, unter denen größere Bündel mit längeren Fasern entstehen. Sie erwarten, dass dabei quasi-kristalline Zwischenstufen entstehen, die sich für eine Strukturanalyse eignen.

Die starken gepulsten Röntgenstrahlen von MAP sollen bei der zeitaufgelösten Strukturaufklärung helfen, die Funktionsweise der Motorproteine offen zu legen.

Ein anderes Ziel ist es, Nanokristalle aus biologischen Vorläufern herzustellen, die dann als polymeres Gerüst für Nanobaugruppen dienen können. Nanokristalle sind winzige Partikel aus verschiedenen Substanzen mit kristalliner Gitterstruktur. Die Kristallisation verläuft in zwei Phasen, der Keimbildung und dem anschließenden Kristallwachstum. Nanokristalle dienen Wissenschaftlern als Modelle für größere Einkristalle, die neuen Röntgenquellen schaffen nun die Möglichkeit, die Bedingungen und Techniken der Keimbildung für Nanokristalle bei Hunderten von Molekülen zu studieren.