Рентгеновские лазеры на свободных электронах для исследования структуры и динамики макромолекул

Рентгеновские лазеры на свободных электронах генерируют импульсы жесткого рентгеновского излучения фемтосекундной длительности с пиковой яркостью, примерно в один миллиард раз превышающей доступную на источниках синхротронного излучения. Одной из причин разработки таких рентгеновских источников было предложение получать структуры макромолекул, макромолекулярных комплексов и вирусных частиц без необходимости кристаллизации посредством дифракционных измерений отдельных некристаллических объектов. Первоначальные исследования этой идеи и возможности опередить радиационное повреждение с помощью фемтосекундных импульсов привели к развитию серийной кристаллографии и позволили получать структуры малых кристаллов с высоким разрешением без криогенного охлаждения. Этот метод дает возможность исследовать конформационную динамику и ферментативные процессы, а также определять промежуточные состояния реакций на временных масштабах от 100 фс до нескольких минут. Возможность регистрировать в дифракционной картине больше фотонов на атом, чем электронов на атом, формирующих электронную микрофотографию, может сделать возможными дифракционные измерения отдельных молекул, хотя сохраняются определенные трудности.