Mehr Wissen über Proteine: Forscher aus Halle verbessern Massenspektrometrie-Verfahren

Pharmazeuten und Chemikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ist es gelungen, eine genauere Methode der Protein-Massenspektrometrie zu entwickeln. Mit dem Verfahren können bereits kleinste Mengen von Proteinen erforscht werden. Die hallesche Forschergruppe konnte nun zeigen, dass sich bei der Massenspektrometrie viel genauere Erkenntnisse zur Struktur von Proteinen gewinnen lassen, wenn man die Proteine zuvor mit einem zusätzlichen Stoff vermischt. Ihre neue Methode stellt die Gruppe in der internationalen Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ vor.

Die Arbeitsgruppe um die Pharmazeutin Prof. Dr. Andrea Sinz von der MLU wollte herausfinden, ob sich mit Hilfe einer bestimmten chemischen Verbindung, Carbonyldiimidazol (CDI), genauere Ergebnisse bei der Strukturuntersuchung von Proteinen mittels Massenspektrometrie erzielen lassen. Der Stoff wird seit den 1950er Jahren als Synthesereagenz verwendet, für völlig andere Anwendungen als die Massenspektrometrie. „Ein Vorteil von CDI ist, dass dieses Reagenz einfach und kostengünstig zu beziehen ist“, sagt Prof. Dr. Andrea Sinz.
Proteine sind wichtige Bausteine des menschlichen Körpers, deren Funktionsweise maßgeblich durch ihre Struktur bestimmt ist. So werden fehlgefaltete Proteine auch mit verschiedenen Erkrankungen, wie Alzheimer oder Krebs, in Verbindung gebracht. Sinz und ihre Arbeitsgruppe setzen ein bestimmtes Verfahren der Massenspektrometrie ein, um die Struktur von Proteinen zu erforschen – die sogenannte „Cross-Linking Massenspektrometrie“. Dabei wird zu den Proteinen ein Reagenz hinzugegeben. Dieses funktioniert wie ein molekulares Lineal: Je nach Art und Struktur der Proteine wird der Stoff an bestimmten Stellen gebunden. Anschließend wird das Proteingemisch in kleine Teile zerlegt, die vom Massenspektrometer analysiert werden. „Über unser molekulares Lineal sehen wir dann, an welchen Stellen das Protein vernetzt wurde und können so Rückschlüsse über seine Struktur ziehen. Je kleiner das Lineal ist, desto genauer sind unsere Daten“, erklärt die Pharmazeutin Sinz. Bisher wurden aber vor allem Reagenzien verwendet, die deutlich länger waren als CDI.
In mehreren Versuchsreihen konnte die hallesche Forschergruppe nun zeigen, dass sich CDI sehr gut für das Cross-Linking eignet: CDI ist viel kürzer und kann zusätzlich an wesentlich mehr Stellen der Proteine reagieren als bisherige Reagenzien. Gleichzeitig lässt sich die Substanz für alle verschiedenen Arten von Proteinen einsetzen.
Zur Publikation:
Hage, C., Iacobucci, C., Rehkamp, A., Arlt, C. and Sinz, A. (2017), The First Zero-Length Mass Spectrometry-Cleavable Cross-Linker for Protein Structure Analysis. Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201708273

(Foto: Michael Deutsch)