Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Nieuwe software voor meer en betere structuurbepalingen van eiwitkristal

De Leidse chemici Pavol Skubák en Navraj Pannu hebben nieuwe software ontwikkeld waarmee zelfs met zwakke diffractiegegevens van een slecht geordend eiwitkristal een geslaagde structuurbepaling van het kristal mogelijk is. Publicatie in Nature Communications.

Nieuwe algoritmen

Tot nu toe werd de bepaling van een eiwitstructuur via 3D-weergave vooral gedaan door een mede door Pannu en Skubák ontwikkelde, stapsgewijze vereenvoudiging van de experimentele data. De onderzoekers hebben nu een nieuw algoritme ontwikkeld dat die vereenvoudiging overbodig maakt en waarmee diffractiegegevens van eiwitten die kristallen vormen met een lage graad van perfectie, toch correct kunnen worden geïnterpreteerd.

Directe combinatie van gegevens

De nieuwe, snellere methode behelst een directe, wiskundige combinatie van alle beschikbare kennis van een eiwitkristal, inclusief de relevante eerder opgedane kennis. Hiermee kunnen nu ook grote macromoleculaire complexen en membraaneiwitten worden geanalyseerd. Die vormen zelden kristallen van hoge kwaliteit.

Van belang voor ontwikkeling nieuwe medicijnen

De röntgen-eiwitkristallografie is van groot belang voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen. Niet voor niets zijn vier van de laatste tien Nobelprijzen in de chemie toegekend aan moleculair kristallografen. De toepassing van de nieuwe software beperkt zich overigens niet tot de kristallografie. Ook de cryo-elektron microscopie kan er gebruik van maken.

Gratis voor wetenschappers

Pannu en Skubák implementeren hun algoritmes in de wereldwijd gebruikte CCP4 softwaresuite en stellen de software gratis ter beschikking aan wetenschappers;  commerciële gebruikers betalen een licentie-fee. De revenuen die de Leidse onderzoekers daarvan opstrijken, gebruiken ze om hun werk (mede) te financieren en om overal ter wereld workshops te organiseren waarin ze kristallografen trainen in het gebruik van hun software. In 2013 vonden workshops plaats in Uruguay, de VS, Japan en Duitsland.

Hoog op citatieindex

Ongeveer 4000 onderzoekers afkomstig van 2000 onderzoeksgroepen gebruiken de CCP4-software om wetenschappelijke vooruitgang te boeken. Dit heeft de beide chemici omhoog doen schieten op de citatieindex. Pannu hoort tot de meest geciteerde chemici ter wereld.

Diverse subsidies

Voor hun onderzoek hebben de chemici al verscheidene subsidies in de wacht gesleept. Pannu verwierf al een Veni en een Vidi en met collega Jan Pieter Abrahams een Top-subsidie (alle NWO). Het onderzoek dat nu verschenen is, werd mede uit de Vidi gefinancierd. Pannu heeft nu van Technologiestichting STW een Grant gekregen van 300.000 euro voor verdere ontwikkeling van de software.

Automatic protein structure solution from weak X-ray data. Pavol Skubák & Navraj S. Pannu. Nature Communications, 15 November 2013.

(19 november 2013 - CH)