Att detaljgranska strukturen hos olika biomolekyler gör det möjligt att förstå deras funktioner och kemiska processer i biologiska system. Den typen av information är också viktig i framtagandet av nya läkemedel. Den dominerande metoden röntgenkristallografi ger placeringen av varje atom i ett ämne, men den kräver att ämnet omformas till relativt stora kristaller. Kryo-elektronmikroskopi är en annan metod, som fungerar bra för studier av stora proteinmolekyler och virus, men sämre för små molekyler. En alternativ väg till dessa två har varit så kallad micro-electron diffraction, eller MicroED, som kräver mycket mindre kristaller än röntgendiffraktion.

– Med elektrondiffraktion kan vi nu studera kristaller som är 100 miljoner gånger mindre än vad som behövs för röntgenkristallografi och det kan används inom väldigt många områden – till exempel för att studera organiska molekyler där bland annat läkemedel ingår. Därför är det ett viktigt område att utveckla, säger Xiaodong Zou, professor i strukturkemi vid Stockholms universitet och ny Wallenberg Scholar.

– Hittills har jag forskat inom oorganisk kemi och materialkemi. Att få ett Wallenberg Scholar-anslag innebär att jag kan starta ett nytt forskningsområde och utveckla och använda elektronkristallografi för biomolekyler, en dröm jag har haft sedan jag var doktorand för 30 år sedan, säger Xiaodong Zou.
– Vi var bland de första i världen med att utveckla kvantitativa metoder för elektrondiffraktion, och på senare år har den ena spektakulära utvecklingen avlöst den andra. Nu finns datorstyrda elektronmikroskop och extremt snabba och precisa kameror.

Tillsammans med utveckling av teorin har detta lett till att strukturbestämning med hjälp av elektrondiffraktion har fått mycket uppmärksamhet de senaste åren och utnämndes av tidskriften Science till ”one of the ten breakthroughs of 2018”.

Xiaodong Zou ska nu ta sig an utmaningen att utveckla MicroED för att studera proteinstrukturer. Dessutom ska hon utvärdera hur väl tekniken fungerar för att bestämma laddningstillstånd i viktiga biologiska makromolekyler. Målsättningen är att etablera MicroED som metod som kan ge snabbare resultat och är tillgänglig för svenska forskare.

– Målet med vårt forskningsprojekt är att ta fram såväl nya metoder som mjukvara för datainsamling och strukturbestämning, säger Xiaodong Zou.
– Projektets långsiktiga mål är att göra MicroED till en lika snabb, genomförbar och exakt teknik som röntgenkristallografi är i dag.



Källa: Stockholms universitet