ระบบลำเลียงแสง Hard X-ray ครั้งแรกในประเทศไทย

BL7.2W: Macromolecule Crystallography (MX) เป็นระบบลำเลียงแสงที่ออกแบบมาเพื่อประยุกต์ใช้แสงซินโครตรอนในย่านรังสีเอกซ์พลังงานสูง ใช้ในการศึกษาหาโครงสร้างสามมิติของโปรตีนและโมเลกุลอื่นที่เกี่ยวข้องในระดับอะตอม

ระบบลำเลียงแสง

แสงซินโครตรอนในย่านรังสีเอกซ์พลังงานสูง ผลิตได้จากอุปกรณ์แทรกที่เรียกว่า แม่เหล็กแบบเหนี่ยวนำยิ่งยวด (6.5-Tesla Superconducting wavelength shifter, SWLS) ที่ติดตั้งอยู่ในวงกักเก็บอิเล็กตรอน (Storage ring) แสงซินโครตรอนดังกล่าว จะผ่านมายังระบบลำเลียงแสงส่วนหน้าของ BL7.2W: MX (Front-end, FE) ซึ่งมีอุปกรณ์ควบคุมการเปิดปิดแสง (Heat Absorber, ABS) และช่องเปิด (Slits) ให้แสงเดินทางผ่านเข้าสู่ระบบลำเลียงแสง จากนั้นแสงจะถูกปรับให้ขนานไปในทางเดียวกันโดยกระจกปรับขนาน (Collimating Mirror, CM) และเข้าสู่อุปกรณ์คัดเลือกพลังงาน (Si (111) Double-Crystal Monochromator, DCM) จากนั้นแสง Monochromatic beam จะผ่านกระจกปรับโฟกัส (Focusing Mirror, FM) ก่อนเข้าสู่ปลายสถานีทดลอง (End-station) ซึ่งมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า Goniometer สำหรับติดผลึกโปรตีนตัวอย่าง และอุปกรณ์หัววัด (Detector) อยู่ตอนท้าย ใช้ในการตรวจวัดความเข้มของรังสีเอกซ์ที่เลี้ยวเบนออกจากผลึกโปรตีน ซึ่งจะเชื่อมต่อกับระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อนำข้อมูลมาประมวลผลและวิเคราะห์ต่อไป

ขั้นตอนในการศึกษาโครงสร้างสามมิติของโปรตีน

เมื่อต้องการศึกษาโครงสร้างสามมิติของโปรตีนที่สนใจ ด้วยเทคนิค Protein Crystallography สามารถทำได้โดยการตกผลึกโปรตีนจากสารละลายโปรตีนบริสุทธิ์ จากนั้นทำการเกี่ยวผลึกโปรตีน และนำไปยิงด้วยรังสีเอกซ์ โดยข้อมูลการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ที่ออกจากผลึกโปรตีน จะเป็นกุญแจสำคัญในการหาโครงสร้างสามมิติของโปรตีนชนิดนั้นต่อไป

การประยุกต์ใช้

เทคนิค MX เป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาโครงสร้างสามมิติของสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการพัฒนาออกแบบตัวยาใหม่ การพัฒนาเอนไซม์ที่มีความสำคัญทางเทคโนโลยีชีวภาพ และการศึกษากลไกต่างๆ ในสิ่งมีชีวิต เป็นต้น

ตัวอย่างโครงสร้างสามมิติของเอนไซม์เบต้าแลกตาเมสจากแบคทีเรียที่ก่อโรควัณโรคทำปฏิกิริยากับสารประกอบคลาวูลาเนตซึ่งเป็นส่วนผสมในยาปฏิชีวนะ

การศึกษาเปรียบเทียบโครงสร้างสามมิติของโปรตีนที่คล้ายกัน อาจช่วยบ่งชี้บริเวณที่เข้าทำปฏิกิริยา และนำไปสู่การค้นพบกลไกการทำงานที่สำคัญของโปรตีนที่ไม่ทราบชนิด

(ที่มา: Cruz-Migoni, A. et al. (2011) A Burkholderia pseudomallei toxin inhibits helicase activity of translation factor elF4A. Science. 334 (6057): 821-4)

ปัจจุบันสถาบันฯ ได้ดำเนินการติดตั้งระบบลำเลียงแสง BL7.2W: MX แล้วเสร็จ และอยู่ในช่วงการทดสอบการใช้งานจริงที่ปลายสถานีทดลอง (commissioning) คาดว่าจะสามารถเปิดให้บริการได้ปลายปี พ.ศ. 2557 เพื่อร่วมเฉลิมฉลองปีสากลแห่งผลึกศาสตร์ (International Year of Crystallography, IYCr 2014) และถือได้ว่า BL7.2W: MX จะเป็นเครื่องมือสำคัญและมีบทบาทในการเพิ่มศักยภาพของการศึกษาวิจัยทางด้านผลึกศาสตร์ และรองรับงานวิจัยทางด้านชีววิทยาโครงสร้าง (Structural Biology) ในประเทศไทยและประเทศในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ ดร.ณัฐธวัล ประมาณพล สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) โทร. (044) 217-040 ต่อ 1428 อีเมล์: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.