Maia labb

Vi strävar efter nya sätt att utforska den underbart komplexa världen av strukturell dynamik på nanoskala. Vi är inriktade på utveckling av linsfria avbildningsmetoder med röntgenstrålar, med användning av röntgenfri-elektronlaser som en kraftfull koherent ljuskälla.Ett vanligt tema för många moderna bildtekniker är den ökande komplexiteten i experimentella inställningar. liksom dataanalysen. Vårt laboratorium fokuserar både på att bygga ny instrumentering, till exempel leverans av provfri provtagning för röntgenundersökningar av enstaka partikelavbildning, liksom att skapa algoritmer för att analysera de resulterande data. Denna samdesign av alla delar av experimentet är avgörande för framgång och kräver ett brett spektrum av expertis, från biologi till fysiker och datavetenskap, vilket resulterar i en mycket samarbetsvillig och tvärvetenskaplig miljö.

Populärvetenskaplig presentation

Proteiner är de grundläggande maskinerna i biologiska system, men att observera dem i arbete är otroligt svårt eftersom de är extremt små och ständigt i rörelse. I vårt laboratorium strävar vi efter att lösa detta genom att använda världens mest kraftfulla röntgenfria elektronlasrar (XFEL) för att ta ultrasnabba ögonblicksbilder av enskilda proteiner. Genom att träffa dessa molekyler med extremt korta och intensiva röntgenpulser kan vi fånga deras strukturer innan den intensiva strålningen hinner förstöra dem.

För att kringgå behovet av att artificiellt frysa eller kristallisera proverna banar vi väg för två olika metoder för att föra in proteinerna i röntgenstrålen:

Aerosolbaserad avbildning: Här använder vi elektrospray-jonisering för att injicera isolerade, enskilda proteiner samtidigt som vi drastiskt reducerar bakgrundsbrus med hjälp av en kontrollerad heliummiljö.
Lösningbaserad avbildning: Här använder vi en innovativ, ultratunn vätsjestråle på endast 50 nanometer i syfte att detektera diffraktion från enskilda proteiner direkt i deras nästan naturliga vätskemiljö.

Det ultimata målet med vår forskning är att spela in ”molekylära filmer” som avslöjar exakt hur proteiner ändrar form när de utför livsviktiga funktioner. Genom att fånga proteindynamik på sub-millisekundnivå, en molekyl i taget – oavsett om de flyger genom en gas eller är suspenderade i en naturlig vätskelösning – öppnar vårt arbete helt nya horisonter för att förstå grundläggande biologiska processer som enzymkatalys, signaltransduktion och proteinveckning.

Forskning

Vi utnyttjar banbrytande teknisk utveckling, såsom röntgenfria elektronlasrar (XFEL), fjärde generationens synkrotroner och den enorma beräkningskraft som GPU:er möjliggör, för att driva utvecklingen av linslösa avbildningsmetoder med röntgenstrålning. Våra projekt omfattar koherent diffraktionsavbildning av enskilda partiklar (SPI), fluktuationsspridning och ptykografi. För mer information, vänligen se https://lmb.icm.uu.se.