Des chercheurs de l'Université de la Saskatchewan ont découvert que les produits chimiques couramment utilisés pour protéger les échantillons dans les expériences au synchrotron aident en fait à endommager ces échantillons, potentiellement tromper les scientifiques du monde entier.

« Grâce à cette découverte, nous avons changé la façon dont nous fonctionnons dans notre laboratoire, et nous espérons changer la façon dont les autres fonctionnent, " dit Kurt Nienaber, un doctorat candidat au Département des sciences géologiques et auteur principal de la recherche.

Les résultats, publié dans un récent numéro du Journal des lettres de chimie physique par des chercheurs du Collège des Arts et Sciences et du Collège de Médecine, s'appliquent à la spectroscopie d'absorption des rayons X et à la cristallographie des protéines :d'importantes méthodes basées sur les rayons X utilisées pour comprendre les structures des molécules.

Dans ces techniques, des échantillons de matière sont projetés avec un faisceau de rayons X, généralement à partir d'une source de lumière synchrotron. A partir des interactions entre les rayons X et les échantillons, les scientifiques apprennent des informations détaillées sur les positions des atomes dans les molécules biologiques et en déduisent comment ces molécules fonctionnent au sein des êtres vivants.

Pour protéger les échantillons délicats des dommages dus au gel aux températures extrêmement basses requises par les expériences, des produits chimiques appelés cryoprotecteurs sont ajoutés. Mais il existe un risque d'un autre type de dommage lors de la soumission d'échantillons à des rayons X intenses; le rayonnement peut provoquer des changements chimiques dans les échantillons par un processus appelé photoréduction.

Une petite quantité de photoréduction est attendue dans la recherche sur les rayons X synchrotron. Mais les chercheurs de l'U de S ont découvert que le traitement d'échantillons avec des cryoprotecteurs courants tels que le glycérol avait un effet secondaire inattendu.

"Il s'avère que l'ajout de certains cryoprotecteurs aggravait en fait le problème de la photoréduction, " a déclaré Nienaber. "Ce changement chimique se produisait à un rythme dix fois supérieur lorsque nous avons introduit le glycérol. C'était donc une surprise pour nous."

La transformation peut être facile à ignorer, ce qui signifie que dans de nombreux cas, les scientifiques utilisant des techniques à rayons X pourraient « ne pas étudier ce qu'ils pensent étudier, " dit Graham George, professeur de sciences géologiques, Chaire de recherche du Canada en spectroscopie d'absorption des rayons X, et le doctorat de Nienaber. superviseur.

George est co-auteur de l'article avec la professeure et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en sciences moléculaires de l'environnement Ingrid Pickering et les associés de recherche Jake Pushie et Julien Cotelesage.

La découverte pourrait avoir des implications majeures sur les nombreuses branches de la science dans lesquelles la cristallographie des protéines est un outil crucial, y compris la médecine.

"Essentiellement, presque tous les développements de la médecine moderne, chaque nouveau médicament, contient un composant de cristallographie des protéines, " dit Georges.

Obtenir des informations précises est essentiel dans ce travail. Si les chercheurs développant un nouveau médicament ne réalisaient pas qu'ils examinaient un échantillon photoréduit, Georges a dit, « nous nous tromperions potentiellement. Peut-être que nous finirions par suivre la mauvaise piste, et nous ne parviendrions pas à produire un médicament efficace."

La découverte ne signifiera pas jeter les résultats des recherches en cristallographie passées, qui sont "toujours incroyablement utiles, " a déclaré George. Mais dans de nombreux cas, les chercheurs pourraient avoir besoin de revenir en arrière et de réexaminer leurs conclusions.

Armé de cette nouvelle connaissance que les cryoprotecteurs ont un piège, les scientifiques seront en mesure de corriger le problème. Les chercheurs de l'U of S ont déjà trouvé des moyens d'atténuer le problème, comme l'ajout de composés qui protègent contre les dommages ou la diminution de la quantité de rayonnement qui frappe chaque zone d'un échantillon, et publieront bientôt leurs méthodes.

Les membres de l'équipe ont même trouvé une utilisation pratique pour la découverte. Ils ont commencé à utiliser une combinaison de rayons X et de cryoprotecteurs comme outil pour provoquer des réactions dans des expériences où un échantillon photoréduit est nécessaire.

"Avec tout ce que nous apprenons, nous pensons toujours :pouvons-nous en profiter d'une manière ou d'une autre ?", a déclaré George.