Celeroton Chopper für die Synchrotron-Beamline ID29 an der ESRF

ESRF setzt in der Beamline ID29 einen Chopper von Celeroton für zeitaufgelöste Studien in der makromolekularen Kristallographie (MX) ein.

Die European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble, Frankreich, ist bekannt für ihre hochmodernen Synchrotron-Lichtquellen. Unter den zahlreichen Strahlrohren ragt ID29 als hochspezialisierte Einrichtung für die fortgeschrittene Röntgenkristallographie heraus. In der Beamline ID29 an der ESRF ist ein Chopper von Celeroton für zeitaufgelöste Studien in der makromolekularen Kristallographie (MX) in Betrieb.

Zweck und Anwendungen

MX ist von zentraler Bedeutung für die Bestimmung der atomaren und molekularen Struktur biologischer Makromoleküle, zu denen Proteine, Nukleinsäuren und grosse Komplexe gehören. Das Verständnis dieser Strukturen ist entscheidend für den Einblick in biologische Funktionen und für die Entwicklung neuer Arzneimittel.

• Zeitaufgelöste Experimente: Der Celeroton Chopper ist für die Durchführung zeitaufgelöster kristallographischer Experimente unerlässlich. Diese Studien dienen dazu, die Dynamik von makromolekularen Strukturen zu erfassen, während sie verschiedene Prozesse in Echtzeit durchlaufen. Durch die Modulation des Röntgenstrahls ermöglicht der Chopper eine präzise Steuerung des Zeitpunkts und der Dauer der Röntgenpulse, was die Beobachtung von Übergangszuständen und Reaktionszwischenstufen mit einer Zeitauflösung von Mikrosekunden ermöglicht.
• Synchronisierung: Der Celeroton Chopper hilft dabei, die Röntgenpulse mit anderen experimentellen Komponenten zu synchronisieren, wie z.B. laserinduzierte Reaktionen oder schnelles Mischen mit aktiven Verbindungen. Diese Synchronisation ist entscheidend für die Erfassung von Momentaufnahmen makromolekularer Konformationen zu bestimmten Zeitpunkten während einer Reaktion, was Einblicke in die Kinetik und Mechanismen biologischer Prozesse ermöglicht.
• Verbesserung der Datenqualität: Durch die Unterbrechung des Röntgenstrahls reduziert das Gerät die Wärmebelastung des Probenträgers, ermöglicht einen schnellen Probenwechsel und minimiert die Strahlenschäden. Dies ist besonders wichtig, um die Integrität empfindlicher biologischer Kristalle während der Bestrahlung mit hochintensiver Röntgenstrahlung zu bewahren. Damit verbessert der Chopper die Qualität der gesammelten Diffraktionsdaten.
• Verbesserung der experimentellen Flexibilität: Der Einsatz des Celeroton Choppers ermöglicht eine verbesserte experimentelle Flexibilität in der Beamline ID29. Die Forscher können den Zeitpunkt und die Frequenz der Röntgenpulse an die spezifischen experimentellen Anforderungen anpassen, egal ob sie schnelle biochemische Reaktionen oder langsamere Konformationsänderungen in Makromolekülen untersuchen.

Technische Daten und Vorteile

• High-Speed-Betrieb: Celeroton Chopper sind bekannt für ihre hohen Rotationsgeschwindigkeiten, die bis zu mehreren hunderttausend Umdrehungen pro Minute (RPM) erreichen können. Diese Hochgeschwindigkeitsfähigkeit ist entscheidend für die Erzeugung kurzer Röntgenpulse, die für zeitaufgelöste Studien benötigt werden.
• Präzision: Die präzise Steuerung der Chopper-Frequenz und des Chopper-Timings gewährleistet eine genaue Synchronisierung mit den experimentellen Triggern, was für die Erfassung detaillierter zeitaufgelöster Daten unerlässlich ist.
• Verlässlichkeit: Die fortschrittliche Technologie und das Engineering von Celeroton sorgen für eine robuste und zuverlässige Leistung, die für die anspruchsvolle Betriebsumgebung einer Synchrotron-Beamline entscheidend ist.

Der Celeroton Chopper an der ESRF Beamline ID29 spielt eine zentrale Rolle bei der Durchführung von zeitaufgelösten makromolekularen Kristallographie-Experimenten. Der Chopper verbessert die die Erfassung dynamischer Prozesse in biologischen Makromolekülen mit hoher Präzision und minimalen Strahlenschäden und dadurch das Verständnis biologischer Mechanismen. So hilft er bei der Entdeckung von neuen Medikamenten und anderen Anwendungen.