Wyróżnione krystalograficzne prace polskich autorów opublikowane w roku 2021
Krystalografia biologiczna i medyczna
Joanna L. Loch, Barbara Imiołczyk, Joanna Śliwiak, Anna Wantuch, Magdalena Bejger, Mirosław Gilski, Mariusz Jaskólski
Department of Crystal Chemistry and Crystal Physics, Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Kraków; Institute of Bioorganic Chemistry, Polish Academy of Sciences, Poznań; Department of Crystallography, Faculty of Chemistry, A. Mickiewicz University, Poznań
“Crystal structures of the elusive Rhizobium etli l-asparaginase reveal a peculiar active site”
Nature Communications 12, 6717 (2021)
https://doi.org/10.1038/s41467-021-27105-x
W publikacji opisano funkcję enzymatyczną oraz strukturę przestrzenną nowego enzymu (nazwanego ReAV) rozkładającego prosty aminokwas - asparaginę - do kwasu asparaginowego i amoniaku. Enzymy o takiej funkcji, zwane asparaginazami, są pilnie poszukiwane przez medycynę, gdyż przy spełnieniu pewnych dodatkowych warunków mogą okazać się doskonałymi lekami w terapii ostrej białaczki u dzieci. Opisany w publikacji enzym nie spełnia wszystkich kryteriów doskonałego leku, lecz poznanie jego struktury daje szansę na takie jej „ulepszenie”, by te kryteria spełnić. Enzym ReAV jest nowy w tym sensie, że jego struktura całkowicie zaskoczyła badaczy znających asparaginazy od podszewki. Z drugiej strony, batalia o poznanie struktury białka ReAV toczyła się prawie 20 lat. Świadczy to zarówno o skali problemu, jak i o skali osiągnięcia. Artykuł został przygotowany przez zespół pracujący pod kierunkiem prof. Mariusza Jaskólskiego z Zakładu Krystalografii Wydziału Chemii UAM. Publikacja jest wynikiem współpracy naukowców z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza, Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.
Krystalografia chemiczna i farmaceutyczna
Krzysztof A. Konieczny, Julia Bąkowicz, Damian Paliwoda, Mark R. Warren, Arkadiusz Ciesielski, Michał K. Cyrański, Iwona Turowska-Tyrk
Advanced Materials Engineering and Modelling Group, Wrocław University of Science and Technology; ICGM, Université de Montpellier, CNRS, ENSCM, 34095 Montpellier; Diamond Light Source, Harwell Campus, Chilton, Oxfordshire; Faculty of Chemistry, University of Warsaw
"Structural reasons for the formation of multicomponent products and the influence of high pressure"
Acta Crystallographica, 2021, B77, 321-330
https://doi.org/10.1107/S2052520621004492
Interakcja pomiędzy światłem a materiałami krystalicznymi to zagadnienie o ogromnym potencjale aplikacyjnym. Światło może być nośnikiem informacji lub energii, które mogą zostać zmagazynowane wewnątrz kryształu, a także być bodźcem wywołującym reakcje fotochemiczną w krysztale, co może stanowić ekologiczną alternatywę dla konwencjonalnych metod stosowanych w selektywnej syntezie organicznej. Wysoki stopień uporządkowania i budowa translacyjna kryształów zapewniają, w niektórych przypadkach, pewien stopień kontroli nad fotoindukowanymi procesami zachodzącymi w nich. W opublikowanych badaniach wykorzystano dodatkowy bodziec zewnętrzny w postaci wysokiego ciśnienia, aby wpłynąć na kinetykę i selektywność reakcji fotochemicznych w kryształach soli kwasu 4-(2,4,6-triizopropylobenzoilo)benzoesowego z fenyloetyloaminą. W ciśnieniu atmosferycznym promieniowanie o odpowiedniej długości fali indukuje konkurencyjne względem siebie reakcje fotocyklizacji prowadzące do powstania trzech różnych fotoproduktów. Wielokierunkowość tego procesu sprawia pozory jakoby był on całkowicie losowy, jednak wnikliwa analiza strukturalna kryształów na wielu etapach reakcji pozwoliła na jednoznaczne stwierdzenie ze jest to proces deterministyczny, a powstawanie kolejnego produktu jest skorelowane z powstawaniem poprzednich.
Zastosowanie wysokiego ciśnienia rzędu ok. 1.0 GPa sprawia, że tylko dwa z trzech produktów powstają w wyniku naświetlania kryształu. Oznacza to ze wysokie ciśnienie może być czynnikiem wpływającym na selektywność reakcji fotochemicznych w kryształach. Przyczynami takiego stanu rzeczy są skumulowane subtelne zmiany strukturalne, takie jak zmiany oddziaływań międzycząsteczkowych, objętości wolnych przestrzeni w krysztale czy konformacji cząsteczek substratu w funkcji ciśnienia.
Krystalografia fizyczna
Ireneusz Bugański, Luca Bindi
Faculty of Physics and Applied Computer Science, AGH University of Science and Technology, Kraków; Graduate School of Engineering, Hokkaido University, Sapporo; Dipartimento di
Scienze della Terra, Universita` degli Studi di Firenze
"Insight into the structure of decagonite – the extraterrestrial decagonal quasicrystal"
IUCr Journal (2021) 8, 87-101
https://doi.org/10.1107/S2052252520015444
Zbiór danych rentgenowskich zebranych na próbce, będącej fragmentem dekagonitu Al71Ni24Fe5, jedynego znanego naturalnego kwazikryształu dekagonalnego znalezionego w meteorycie powstałym w początkach kształtowania się Układu Słonecznego, pozwolił na wyznaczenie pierwszego modelu strukturalnego dla naturalnego kwazikryształu. Jest to struktura dwuwarstwowa z dziesięciokątnymi klasterami kolumnowymi ułożonymi zgodnie z pentagonalnym parkietażem Penrose'a. Model strukturalny wykazuje osobliwości i niewielkie różnice w porównaniu z modelami uzyskanymi dla innych syntetycznych kwazikryształów dekagonalnych. Co ciekawe, stwierdzono, że dekagonit charakteryzuje się niskim liniowym odkształceniem fazonowym i wysokim stopniem doskonałości, mimo że powstał w warunkach bardzo odległych od stosowanych w laboratorium.
Rysunek pokazuje dwa przekroje badanego kryształu dekagonitu.
Tomasz Pawlak, Isaac Sudgen, Grzegorz Bujacz, Dinu Iuga, Steven P. Brown & Marek J. Potrzebowski
Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Łódź; Molecular Systems Engineering Group, Centre for Process Systems Engineering, Department of Chemical Engineering, Imperial College London; Institute of Molecular and Industrial Biotechnology, Łódź University of Technology; Department of Physics, University of Warwick, Coventry
"Synergy of Solid-State NMR, Single-Crystal X-ray Diffraction, and Crystal Structure Prediction Methods: A Case Study of Teriflunomide (TFM)"
Crystal growth & design, 21(6) (2021) 3328-3343
https://doi.org/10.1021/acs.cgd.1c00123
Nagrodzona praca prezentuje strukturę krystaliczną otrzymaną metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego oraz właściwości spektroskopowe nowego polimorfu teryflunomidu występującego w temperaturze pokojowej. Polimorf ten ulega odwracalnemu przejściu temperaturowemu związanemu ze zmianą liczby cząsteczek występujących w komórce elementarnej kryształu z 2 na 1. Prezentowane badania pokazują siłę łączenia eksperymentów z obliczeniami DFT (metodą funkcjonału gęstości) i CSP (przewidywania struktury krystalicznej) w celu zrozumienia krajobrazu ciał stałych dla cząsteczek farmaceutycznych.
Teoria, metodyka i dydaktyka krystalografii
Bartosz Naskręcki, Zbigniew Dauter, Mariusz Jaskólski
Faculty of Mathematics and Computer Science, A. Mickiewicz University, Poznań; Macromolecular Crystallography Laboratory, NCI, Argonne National Laboratory, Argonne; Department of Crystallography, Faculty of Chemistry, A. Mickiewicz University, Poznań; Center for Biocrystallographic Research, Institute of Bioorganic Chemistry, Polish Academy of Sciences, Poznań
“Arithmetic proof of the multiplicity-weighted Euler characteristic for symmetrically arranged space-filling polyhedral”
Acta Crystallographica A77, 2021, 126-129.
https://doi.org/10.1107/S2053273320016186
“A topological proof of the modified Euler characteristic based on the orbifold concept”
Acta Crystallographica A77, 2021, 317-326.
https://doi.org/10.1107/S2053273321004320
Odkryty wcześniej zmodyfikowany wzór Eulera dla wielościanów wypełniających przestrzeń (takich jak np. komórki elementarne lub domeny Dirichleta) był dotąd hipotezą. W nagrodzonych pracach podano dwa dowody tej hipotezy, uogólnionej jako zmodyfikowana charakterystyka Eulera przestrzeni topologicznych. Pierwszy dowód wykorzystuje właściwości grup parzystości indeksów przypisanych elementom sieci przestrzennej i zwieńczony jest odwołaniem do twierdzenia Whiteheada. Drugi dowód zasadza się na analogii pomiędzy przestrzenią wypełnioną translacyjnie, wielościanami, a trójwymiarowym torusem. Wprowadzenie pojęcia orbifoldu pozwala w sposób naturalny przeprowadzić dowód na gruncie topologii i uogólnić go do sytuacji przestrzeni dowolnego wymiaru.
