Der Case Western Reserve University die synchrotron-Anlage zu No. 1-Strahl-Anlage für Biologie

Fall-Mitte für Synchroton Biowissenschaften zu Montieren modernste Neue Beamlines am Brookhaven National Laboratory in Upton, New York

Der Case Western Reserve University die synchrotron-Anlage am Brookhaven National Laboratory auf dem Weg zum Nr.-1-beamline Anlage für Biologie in der Welt von früh bis 2016, Dank einer Starthilfe gewähren, die von $4.6 million von der National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB), ein Bauteil der Nationalen Institute der Gesundheit (NIH).

Seit zwei Jahrzehnten, der Fall-Mitte für Synchroton Biosciences entwickelt und betrieben beamlines für eine internationale Gemeinschaft von Benutzern. Diese erweiterten Instrumente liefern ultra-leistungsstarke x-Strahlen, die es Wissenschaftlern ermöglichen, zu visualisieren, in Aktion der nano-Skala-Strukturen, die körpereigene Moleküle und Proteine. Bewaffnet mit dieser akribischen Bilder, Wissenschaftler versuchen zu lokalisieren, Krankheit-verursachenden Schwachstellen im Körper Moleküle und Proteine und gezielt die Schwächen für die therapeutische intervention.

So bereiten Sie das upgrade der vier vorhandenen beamlines von der Mitte, befindet sich an der National Synchrotron Light Source (NSLS) am Brookhaven laboratories in Upton, NY, offline gehen. Sept. 30 während Bau weiterhin auf die neue synchrotron light source (NSLS-II), gleich nebenan. Während der letzten zwei Jahre, $50 million von NIH, die National Science Foundation und dem US Department of Energy investiert wurden am Brookhaven zu finanzieren, den Bau von vier neuen state-of-the-art-beamlines an NSLS-II für die biologische Wissenschaft user-community. Die jüngste Auszeichnung von $4,6 Millionen von NIBIB an der Case Western Reserve Universität unterstützt die Inbetriebnahme und den Betrieb von beamlines so dass der re-start des Benutzer-Operationen für beide CWRU Wissenschaftler und Forscher aus der ganzen Welt.

„Wenn NSLS-II öffnet sich, das Labor beamlines haben die hellsten, intensivsten x-ray-Strahlen — 100 mal heller als beamlines überall in der Welt“, sagte Mark Chance, PhD, Direktor der Mitte für Proteomics und Bioinformatik, Case Western Reserve University School of Medicine. „Mit dieser Technologie, NSLS-II sammeln Daten 100 mal schneller als jedes andere synchrotron-Anlage der Welt.“

NIBIB begrüßt auch die Forschungskapazitäten der neuen beamlines an NSLS-II.

„Wir freuen uns auf diese neue Lichtquelle kommenden online und geben Klarheit, um die molekularen Maschinen, die die innere Funktion der Komponenten der Zellen,“ sagte Christina Liu, PhD, Programm-Direktor von Molecular Imaging “ an NIBIB.

Die National Science Foundation (NSF) in den act. Im Jahr 2012, die von der NSF ausgezeichnet mit dem Fall-Mitte für Synchroton Biowissenschaften ein $4 Millionen Dollar zum Aufbau einer besonders spezialisierte beamline gewidmet Footprint. Mit footprinting, der beamline ermöglicht sehr detaillierte Visualisierung von Struktur und Dynamik von biologischen Makromolekülen. Makromoleküle sind die „Maschinen“ der Zelle, und footprinting an einer synchrotron-beamline können Wissenschaftler identifizieren wichtigen beweglichen Teile der Maschine auf der Ebene einzelner Nukleotide oder Aminosäuren zu machen, dass diese molekularen Entität. Wissenschaftler können dann betrachten, wie molekulare Strukturen interagieren und bewegen sich innerhalb einer Lösung (Flüssigkeit) Zustand, oft innerhalb von lebenden Zellen.

„Diese neuen beamlines wird die Spitze des Speers, wie ich es nenne — die wirklich gestochen scharf, cutting-edge-Sachen,“ Chance sagte. “Jetzt sind wir in der Lage, um intakt ganze komplexe von Proteinen zu einer Zeit. In der Vergangenheit konnten wir in der Regel ziehen aus einem protein-zu einer Zeit, und lösen Sie die Struktur, aber dann war es unklar, wie diese Proteine zusammengesetzt und in Wechselwirkung miteinander.“

Bis NSLS-II wird in Betrieb Anfang 2016, keine beamlines zur Verfügung in Brookhaven. Jedoch, beginnend in diesem Herbst, Fall Zentrum hat in Kooperation mit der beamline-Einrichtungen an der Westküste dienen der interim Bedürfnisse von Wissenschaftlern hatte, stützte sich auf die Case Western Reserve facility. Diese Bemühungen halten zusammen die starke wissenschaftliche Gemeinschaften, die sich entwickelt haben im Laufe der Jahre zu verwenden, diese Einrichtungen produktiv. Für die letzten 20 Jahre, die Fall-Mitte für Synchroton Biosciences gedient hat Hunderte von Institutionen untergebracht und die beamline-Forschung die Bedürfnisse von mehr als 400 Wissenschaftlern. Seit 2003 werden diese Wissenschaftler aus der ganzen Welt veröffentlicht haben, mehr als 1.100 Papiere mit der Case Western Reserve-basierte Einrichtungen.

„Fast 20 Prozent der Nutzer unserer beamline Dienstleistungen im Laufe der Jahre wurden der Case Western Reserve Forschung Forscher aus Cleveland, darunter Dutzende von principal investigators,“ Chance sagte.

Die Fall-Mitte für Synchroton Biosciences hat sogar angeboten, eine mail-in-Programm, wo Wissenschaftler versendet Ihre protein-Kristall-oder protein-Lösung Proben an das NSLS-Labor für beamline-Analyse. Der service gespeichert Ermittler Reisezeit und aktiviert beamline Einrichtungen zu führen und im optimalen Kapazität. Die mail-in-service auch zur Verfügung gestellt kleineren Laboren Zugang zu beamline Technologie, die möglicherweise nicht zur Verfügung stehen. „Dieser Einsatz und die Verbreitung unserer beamline-Technologie hilft zu wachsen das Feld“ Chance hingewiesen.

Synchrotron-Dienste sind in große Nachfrage auf der ganzen Welt als beamlines werden standard-Werkzeuge für Wissenschaftler untersuchen die Struktur und Funktion aller Arten von Materie. Australien, Taiwan, Kanada und Singapur haben alle synchrotron-beamlines, und China ist in den Prozess der Bau von mehreren mehr. Vierzig Prozent der synchrotron-Nutzer weltweit kommen aus dem Biologie-Bereich. Materials science Studien von Oberflächen und von Polymeren und Untersuchungen der chemischen Katalyse sind ein weiterer 40 Prozent der beamline Nachfrage, während die Physik die Forschung umfasst die restlichen 20 Prozent.

Eine wissenschaftliche Nische, die besonders setzt auf synchrotron-Technologie ist der strukturelle Biologie mit seinem großen Werk in der Kristallographie. Mit der Kristallographie, Wissenschaftler nehmen eine neu entdeckte protein und dessen Atome oder Moleküle in einen sichtbaren Kristall. Der Kristall wird dann ausgesetzt, der Intensive x-Strahlen der Messstation und die Wege, auf denen die crystal Kurven die x-Strahlen werden analysiert, um zu verstehen, die intimen details der Proteinstruktur.

„Durch die neuere, cutting-edge-beamlines, wird es möglich sein zu erhalten ein gutes signal von der miesen Kristalle,“ Chance sagte. „Die Kristalle, die sich früher kaum um eine Struktur, von der vorher nur schwer.“

Die Untersuchung der Feinheiten der Kristall-Strukturen ist besonders wichtig für Membran-Proteine auf der Oberfläche von Zellen, die zu übertragen sind, kritisch wichtige Signale für Körper-Funktion und stellen die wichtigsten Zielmoleküle zu untersuchen, für neue Medikamente.

„Die größten Auswirkungen der Verbesserung der Kristallographie ist die Entzifferung dieser unglaublich schwierig, Membranproteine und die komplizierte Baugruppen von mehreren Proteinen, die bestimmen, wie eine Zelle, die Funktionen, die“ Chance sagte. „Durch die Entdeckung der Schlüssel ‚beweglichen Teile‘ dieser Kristall-Strukturen von einem oder mehreren Proteinen, könnten wir entwickeln zielgerichtete Therapien gegen die Krankheit-verursachen von Fehlern in diesen Strukturen.“

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