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構造生物学:X線レーザーによりとらえられ撮像されたミミウイルス単粒子

Nature 470, 7332 doi: 10.1038/nature09748

X線レーザーは、生体系の構造や複雑な物質、極端な条件下で起こる現象の解明のための新たな手段となる。非常に短くきわめて明るいコヒーレントX線パルスを用いれば、重要な損傷過程を回避して、試料が爆発してプラズマと化す前に、巨大分子、ウイルスや細胞から単一の回折像を得ることができる。非結晶性の対象試料の連続回折像からは、オーバーサンプリングと直接位相回復が可能である。今回我々は、非結晶性生物試料であるミミウイルス単粒子から、単一X線パルスを用いて高品質の回折データが得られることを示す。ミミウイルス単粒子は、LCLS(線形加速器コヒーレント光源)硬X線自由電子レーザーのパルスビームに注入される。パルスによりウイルスへ与えられたエネルギーで粒子が加熱され、パルスが試料から離れた後には100,000 Kを超えていたことが、計算から示されている。再構成された出射波面(像)では、32 nmの全周期分解能が単一照射で得られ、検出できる損傷は見られなかった。再構築により、ウイルス粒子内部に密な物質が不均一に配置されていることが示された。このような実験では、より小さな領域により短くて明るい光子パルスを収束させることで、これよりずっと高い分解能が得られると予想される。このような実験での分解能は、同一の複製がいくつか用意できる試料では、さらに向上可能である。

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