Wählerischer Protein-Häcksler

Amerikanische Chemiker haben eine ebenso einfache wie elegante Methode gefunden, um Proteine zu zerkleinern. Ihr “Protein-Häcksler” arbeitet mit Titandioxid und mit ultraviolettem Licht. Erstaunlicherweise schneidet er die großen Proteinmoleküle nicht wahllos entzwei, sondern nur an bestimmten Stellen.

Grafik: NIST

Vom Standpunkt eines Chemikers oder Biochemikers aus betrachtet, seien die Resultate eine echte Überraschung, erklärt Mark Hayes von der Arizona State University. Um große Proteine - lange Ketten aus Hunderten bis Tausenden Aminosäuren - für eine Analyse derart wählerisch zu zerlegen, müsse man normalerweise teure und empfindliche Enzyme einsetzen. “Wir schlagen im Grunde genommen mit einem Hammer auf die armen Dinger ein.”

Hayes und Kollegen pumpten eine Proteinlösung durch feine Flüssigkeitskanäle, deren Wandung stellenweise mit Titandioxid beschichtet war. Die Verbindung absorbiert ultraviolettes Licht und wird dabei energetisch angeregt - ein Grund für ihre Verwendung in Sonnencreme und selbstreinigenden Badezimmerkacheln. Bestrahlten die Forscher ihre Apparatur mit UV-Licht, reagierte das angeregte Titandioxid mit dem Wasser in der Lösung. Dabei entstanden sehr reaktionsfreudige Hydroxyl-Radikale, die wiederum die Proteinmoleküle angriffen.

Die Reaktion verlief schnell, war auf die beschichteten Kanalabschnitte beschränkt und ließ sich über die Strahlungsintensität und die Flussgeschwindigkeit der Lösung steuern, berichten die Forscher im Fachblatt “Analytical Chemistry”. Damit nicht genug: Die Proteine wurden nur an jenen Stellen gespalten, an denen die Aminosäure Prolin in der Molekülkette saß. Proteine und Peptide ohne Prolin konnten die belichteten Kanalabschnitte praktisch unbehelligt passieren.

Forschung: Barbara J. Jones, Matthew J. Vergne, David M. Bunk, Laurie E. Locascio und Mark A. Hayes, Department of Chemistry and Biochemistry, Arizona State University, Tempe, und National Institute of Standards, Gaithersburg, Maryland

Veröffentlichung Analytical Chemistry, Vol. 79(4), pp 1327-32, DOI 10.1021/ac0613737

WWW:
Hayes Group, Arizona State University
National Institute of Standards and Technology
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