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Wachstumsexperiment zur Züchtung perfekter Kristalle im
High-Quality Labormodul Protein KiboCrystal
Growth Experiment Onboard “Kibo”
Mika Masaki
Space Environment Utilization Center, Center, JAXA JAXA
The
Das endlose
vast universe
Universum
and
und
proteins
unser Körper
used to
bzw.
form
die
our
Proteine,
bodies
aus
are
denen
not
er
as
besteht,
unrelated
sind
as
gar
they
nicht
may
so verschieden,
sound—a
wie man
“crystal”
vielleicht glaubt.
is the key
Beiden
to connect
gemeinsam
the
sind
two.
kristalline
Proteins
Strukturen.
in the body
Die
have
Proteine
three-dimensional,
im Körper sind komplexe,
complex
dreidimensionale
structures
Strukturen und
and the
das
most
beste
suitable
Umfeld, um
environment
sie zu untersuchen,
to study these
ist der
structures
Weltraum.
is
Die
space.
japanische
Recent
Weltraumorganisation
studies in
Japan,
JAXA führt
based
auf
on
der
the
ISS zurzeit
International
Experimente
Space
an
Station
Kristallstrukturen
research, may
durch,
help
die
develop
vielleicht
more
eines Tages
effective
zu Fortschritten in der
methods
Medizin beitragen
for treating
werden.
disease.
In
Im
space,
Weltraum
there
gibt
is
es
no
keine
convection
Konvektion.
causing
Das heißt,
solution
es kommt
to flow
nicht
up
zu
and
horizontalen
down and
oder
right
vertikalen
to left due
Strömungen,
to
bedingt
differences
durch die Dichteunterschiede
of density, nor is
in
there
einer
precipitation
Lösung. Ebenso
to
wenig
cause
kommt
heavier
es
items
zur Ausfällung,
to sink. Therefore,
also dem Absinken
protein
schwerer
molecules
Bestandteile.
form
Das
orderly
heißt, im
and
Weltraum
create
wirken
a high
bei
quality
der Bildung
crystal
von
that
Proteinmolekülen
is beneficial to
keinerlei
the study
Störeinflüsse.
of its
Die Moleküle
structure.
wachsen gewissermaßen
Various crystals
unter
have
Idealbedingungen
been created in
und
the
können
unique
perfekte
environment
Kristallstrukturen
of space.
ausbilden, was das Studium
dieser Strukturen sehr erleichtert. Schon viele Arten von Kristallen konnten unter den einzigartigen Bedingungen im
The
Weltraum
Japan
gezüchtet
Aerospace
werden.
Exploration Agency, or JAXA, has conducted nine sessions of the protein
crystallization experiments since 2003 in the Zvezda service module on the International Space
Station
Die JAXA
and
(Japan
has
Aerospace
established
Exploration
a technology
Agency)
to produce
hat seit 2003
high-quality
im Swesda-Servicemodul
protein crystals
der
in space.
ISS neun
Based
Experimente zur
on
Proteinkristallisation
the technology, a
durchgeführt
series of six
und
experiments
eine Technik
conducted
zur Züchtung
in Kibo
perfekter
began
Proteinkristalle
in July 2009, and
im Weltraum entwickelt.
completion
Auf der Grundlage
is expected,
dieser Technik
by the
begann
beginning
im Juli
of 2013.
2009 im Labormodul Kibo eine Serie von sechs Experimenten, die bis
Anfang 2013 abgeschlossen sein sollen.
With the support of Russian Federal Space Agency known as Roscosmos, the protein samples
installed
Die Proteinproben
in the Cell
in
Units
zellbiologischen
(Fig. 1) are
Modulen
launched
(Abb.
to the
1) werden
space
von
station
der russischen
on board the
Weltraumorganisation
Russian Progress
Roskosmos
spacecraft.
mit dem russischen
Soon after
Versorgungsschiff
the docking,
Progress
the samples
zur ISS
are
transportiert.
brought into
Schon
Kibo
bald
to
nach
be placed
dem Andocken
inside the
werden die Proben
Protein
ins PCRF
Crystallization
(Protein Crystallization
Research
Research
Facility,
Facility)
or PCRF,
im Labormodul
where they
Kibo
will
gebracht,
be kept
wo
for
sie
a
für
period
zwei bis
of two
vier Monate
to four
bei einer
months
stabilen Temperatur
at a stable temperature,
von 20 °C verbleiben
68 degrees
(Abb. 2).
Fahrenheit
Beim Kristallisationsprozess
(20 degrees Celsius)
kommt
(Fig.
ein
2).
Gegendiffusionsverfahren
A counterdiffusion
unter Verwendung
method called
von Gelkapillaren
“Gel-Tube method,”
zum Einsatz.
is used
Dabei
for
diffundiert
crystallization
eine Polyethylenglykolwhereby
polyethylene
oder Salzlösung
glycol
in die
or
Proteinlösung,
salt solution
von
is diffused
der sie durch
into
eine
the protein
poröse Membran
solution separated
getrennt ist.
by
Die
a porous
Konzentration
membrane
des Polyethylenglykols
inside a tube.
in der
Then,
Proteinlösung
concentration
nimmt nach
of polyethylene
und nach zu,
glycol
bis schließlich
in the protein
die Bedingungen
solution gradually
für die Proteinkristallisation
increases and finally
gegeben sind
satisfies
(Abb. 3).
the condition for protein crystallization (Fig. 3).
Abbildung Figure 1. 1. Cell Unit
Zellbiologisches Cell Unit is used Modul for incubation of the proteins when
In it den is installed zellbiologischen into the Modulen Protein können Crystallization nach der Installation Research
im Facility PCRF (Protein or PCRF Crystallization on board the Research space Facility) station. an It Bord is also der a
ISS transportation Proteinkristalle container wachsen. Darüber of the Gel-Tube hinaus fungieren cartridges die
zellbiologischen as it is loaded Module into the als cargo Behälter vehicles. für die Kartuschen mit den
Gelkapillaren beim Transport mit den Versorgungsschiffen, die
zurzeit zur Versorgung der ISS eingesetzt werden.
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