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Einfach, automatisiert und nachvollziehbar: Eine simple Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Protein-Massenspektrometrie präsentieren Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in der jüngsten Ausgabe des Fachblatts "Nature Protocols". Darin erklären sie, wie sich komplizierte Protein-Untersuchungen mit Hilfe der modernen Cross-Linking Massenspektrometrie durchführen lassen. Hierfür haben sie sogar eine eigene Software entwickelt. Die Anleitung richtet sich an andere Wissenschaftler, die bislang noch keine oder nur wenig Erfahrung mit dem Verfahren haben.
Proteine sind wichtige Bausteine des menschlichen Körpers, die viele grundlegende Prozesse steuern. Wie Proteine funktionieren, ist maßgeblich über ihre Struktur festgelegt. Bereits kleinste Mutationen können dazu führen, dass Krankheiten, beispielsweise Krebs, entstehen. Deshalb ist es wichtig, ihre Struktur im Detail zu erforschen. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren. Eine sehr bekannte, aber auch komplizierte Methode ist die so genannte Cross-Linking Massenspektrometrie. "Mit dem Verfahren lassen sich Proteine und Proteinwechselwirkungen sehr detailliert beschreiben und analysieren. Das ist für das grundlegende Verständnis von Proteinen und ihren Funktionen essentiell", sagt die Pharmazeutin Prof. Dr. Andrea Sinz von der MLU, die seit vielen Jahren auf dem Gebiet der Cross-Linking Massenspektrometrie forscht und zu den führenden Wissenschaftlerinnen auf dem Gebiet zählt.
Das Besondere an der Cross-Linking Massenspektrometrie ist, dass nicht einfach die bloßen Proteine analysiert werden. Sie werden zuvor mit einem zusätzlichen Reagenz gemischt. Dieser Stoff wird je nach Art und Struktur der Proteine nur an bestimmten Stellen der Proteine gebunden. In der Analyse mit dem Massenspektrometer funktioniert das Reagenz dann wie ein molekulares Lineal, indem es Auskunft darüber gibt, an welchen Stellen das Protein vernetzt wurde. So lassen sich Rückschlüsse über die Struktur der Proteine ziehen. Um diese Untersuchungen korrekt durchzuführen und die Daten anschließend entsprechend auswerten zu können, ist viel Fachwissen nötig.
In der jüngsten Ausgabe von "Nature Protocols" beschreiben Sinz und ihr Team Schritt für Schritt, wie sich diese komplizierte Methode anwenden lässt. Wie bei einem Kochrezept beschreiben die Forscher zudem, welche Materialien für die Untersuchungen nötig sind. Auch die anschließende Auswertung der Daten am Computer erklärt das Forscherteam im Detail. Hierfür entwickelte der MLU-Alumnus Dr. Michael Götze, der mittlerweile an der ETH Zürich forscht, sogar eine eigene, frei verfügbare Software. "Unser Paper ist ein gut anwendbares und leicht verständliches Protokoll für Strukturbiologen, die die Technik nutzen wollen", fasst Andrea Sinz zusammen.
"Nature Protocols" ist eine Online-Zeitschrift der "Nature Publishing Group". Veröffentlicht werden ausschließlich hochwertige Anleitungen zu wissenschaftlichen Methoden, die andere Forscher direkt in ihrem eigenen Labor umsetzen können. Die Verfahren müssen in der Vergangenheit bereits erfolgreich eingesetzt worden und so die Grundlage für mehrere hochrangige Publikationen gewesen sein.
Iacobucci C. et al. A cross-linking/mass spectrometry work?ow based on MS-cleavable cross-linkers and the MeroX software for studying protein structures and protein-protein interactions. Nature Protocols (2018). doi: 10.1038/s41596-018-0068-8
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Biology, Medicine
transregional, national
Research results
German
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