17.05.2021 • Biophysik

Große Sprünge dank kleiner Sensoren

Neues Verfahren für die NMR-Spektroskopie bislang nicht zugänglicher Moleküle.

Um biologische Prozesse auf molekularer Ebene zu verstehen, müssen die zentralen Bausteine wie zum Beispiel Proteine in einer möglichst natürlichen Form und Umgebung unter­sucht werden können. Hierzu bietet die kern­magne­tische Resonanz-Spektro­skopie NMR einzig­artige Möglich­keiten. Besonders geeignete Sensoren für diese Methode sind Methyl­gruppen inner­halb der Proteine. Um das Signal dieser Sensoren ausreichend zu verstärken, müssen große Teile des restlichen Proteins mittels aufwändiger Verfahren mit Deuterium­atomen angereichert werden.

Abb.: Illustration der Synthese­produkte, welche beispiels­weise mittels...
Abb.: Illustration der Synthese­produkte, welche beispiels­weise mittels euka­ryo­tischer Zell­kultur in Proteine ein­ge­baut werden können. Die er­hal­tenen Methyl­sensoren sorgen dort für einen starken NMR-Signal­anstieg. (Bild: M. Etzkorn, HHU)

Eine solche Anreicherung war bislang nur mittels spezieller Herstellungs­platt­formen möglich. Systeme, welche sich nicht durch diese Platt­formen herstellen lassen, konnten daher bisher oft gar nicht oder nur sehr einge­schränkt mit der NMR-Spektro­skopie unter­sucht werden. Hierzu zählt eine ganze Reihe von thera­peutisch besonders wichtigen Systemen, wie Antikörper oder die Klasse der G-Protein gekoppelten Rezeptoren, auf welche ein sehr großer Teil moderner Medikamente einwirkt.

Ein internationales Forscherteam um Manuel Etzkorn von der Uni Düsseldorf hat jetzt eine neue Methode entwickelt, mit der die benötigten Eigen­schaften der Sensoren in allen gängigen Herstellungs­platt­formen eingebaut werden können. Das Synthese­verfahren ist erheblich einfacher und über zwanzig Mal kosten­günstiger als bisherige Ansätze, um Methyl­gruppen-Sensoren einzubauen, und es gelingt auch in bislang unzugäng­lichen Systemen. „Die neue Methode wird es uns und anderen ermög­lichen die Bausteine des Lebens in bislang ungeahnter Detail­tiefe und in möglichst natür­lichen Zuständen zu unter­suchen,“ so Etzkorn.

HHU / RK

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