Med de röntgenmetoder som nu finns tillgÀngliga har man lyckats identifiera strukturen hos ett stort antal biomolekylkomplex. En av svÄrigheterna Àr emellertid att röntgenpulsen joniserar molekylerna och sprÀnger dem innan man hinner fÄ en tillförlitlig bild av hur de ser ut. Ett sÀtt att bemÀstra svÄrigheten Àr att studera biomolekylerna i kristallin form, varvid man erhÄller ett medelvÀrde av ett stort antal molekyler. Med röntgenkristallografi, som denna teknik kallas, har Janos Hajdu och hans forskargrupp presenterat flera uppmÀrksammade studier av molekylstrukturer och komplex av molekyler. Men teknikens krav pÄ att kunna kristallisera makromolekylen ifrÄga innebÀr att man endast kan studera det begrÀnsade antal makromolekyler som kan förmÄs att kristallisera. Det utesluter det stora flertalet makromolekyler, sÀrskilt de medicinskt mycket viktiga membranproteinerna.
För att komma förbi den grĂ€ns som kristallografin sĂ€tter, och samtidigt undvika strĂ„lskador pĂ„ de studerade molekylkomplexen, har man valt att satsa pĂ„ en ny typ av strĂ„lkĂ€lla, en sĂ„ kallad frielektronlaser (Free Electron Laser, FEL) som koncentrerar röntgenpulsen till en intensitet miljontals gĂ„nger högre Ă€n nuvarande röntgenkĂ€llor – i fotoner per puls rĂ€knat. Man rĂ€knar med att pulserna ska kunna göras sĂ„ korta som nĂ„gra fĂ„ femtosekunder, alltsĂ„ miljondelar av en miljarddels sekund och att man kan komma ner i vĂ„glĂ€ngder i nanoskala, alltsĂ„ miljarddels millimeter.
TvÄ sÄdana lasrar byggs nu till en sammanlagd kostnad av cirka 5 miljarder kronor, den ena i Hamburg i Tyskland och den andra vid Stanford i Kalifornien. AnvÀndningsomrÄdena Àr mÄnga men det Àr sannolikt biologin som kommer att dra den största nyttan. Janos Hajdu och hans kollegor David van der Spoel, Richard Neutze, Beata Ziaja, Remco Wouts och Gösta Huldt, har genom datorsimulering fÄtt fram utseendet pÄ bland annat ett enskilt enzym och ett virus som de kan tÀnkas se ut med den höga upplösning som frielektronlasern ger.
– Vi kommer förbi kristallografins begrĂ€nsningar och vi kan anpassa strĂ„lpulsen till de molekyler vi studerar, sĂ€ger Janos Hajdu. Tekniken bör göra det möjligt att studera nĂ„gra fĂ„ molekyler Ă„t gĂ„ngen, kanske blir det möjligt att studera enstaka makromolekyler, exempelvis enskilda viruspartiklar i arbete.
Svensk forskning pĂ„ det hĂ€r omrĂ„det Ă€r internationellt sett i den absoluta fronten och ’en juvel i den svenska vetenskapens krona’ skriver den internationella granskningsgrupp som 1999 utvĂ€rderade svensk strukturbiologisk forskning. Janos Hajdu Ă€r en av de forskare som fĂ„r högsta betyg i utvĂ€rderingen. Han har pĂ„ kort tid byggt upp en forskargrupp med internationellt rykte vid Uppsala universitet och har deltagit i planeringsarbetet för bĂ„da de frileketronlasrar som nu Ă€r under uppbyggnad. Janos Hajdu har inbjudits att redan under nĂ€sta Ă„r vara med och genomföra de första sonderande experimenten med frielektronlasern vid Stanford. VetenskapsrĂ„det ger Janos Hajdus forskning högsta prioritet och 10,4 miljoner för att genomföra projektet. ’Implikationerna Ă€r nĂ€rmast svindlande’ skriver Vetenskaps-rĂ„det i sin bedömning.
– Det Ă€r oerhört mĂ„nga spĂ€nnande frĂ„gor som kan besvaras om frielektronlasern hĂ„ller vad den lovar, sĂ€ger Janos Hajdu, och tanken svindlar vid den nya vĂ€rld som öppnar sig med helt nya frĂ„gestĂ€llningar.
För ytterligare information, kontakta professor Janos Hajdu, telefon 018-471 44 49, e-post Janos.Hajdu@xray.bmc.uu.se
Se ocksÄ Naturvetenskapliga forskningsrÄdet, International Evaluation of Structural Biology, December 1999 och Navroz Patel, Shorter, brighter, better, Nature 10 January 2002.
