Neuer Probenhalter für die Proteinkristallographie

Bis zu drei Tropfen Proteinlösung können auf den Probenhalter gegeben werden.

Bis zu drei Tropfen Proteinlösung können auf den Probenhalter gegeben werden. © HZB

24 Probenhalter sind auf jeweils einer Platte gruppiert.

24 Probenhalter sind auf jeweils einer Platte gruppiert. © HZB

Nachdem sich Proteinkristalle gebildet haben, werden sie auf dem gleichen Probenhalter zur Messung vorbereitet.

Nachdem sich Proteinkristalle gebildet haben, werden sie auf dem gleichen Probenhalter zur Messung vorbereitet. © HZB

Ein HZB-Team hat einen neuartigen Probenhalter entwickelt, der die Messung von Proteinkristallen deutlich erleichtert. In einem kurzen Video zeigen die Forscher, wie Proteine in Lösung auf den neuen Probenhaltern selbst auskristallisieren und im Anschluss an den MX-Beamlines von BESSY II analysiert werden können. Ein Patent ist bereits erteilt und ein Hersteller gefunden.

Proteine sind riesige Moleküle, die sich häufig durch ihre komplexe, dreidimensionale Architektur, etwa mit Seitenketten, Faltungen oder schraubenartigen Formen auszeichnen. Für ihre Funktion in Organismen spielt diese dreidimensionale Gestalt oft die entscheidende Rolle. Sowohl für die biologische Grundlagenforschung als auch für die Entwicklung von neuen Arzneimitteln ist es daher wichtig, die Proteinstruktur aufzuklären. Dafür werden zunächst Proteine aus einer Lösung auskristallisiert, so dass winzige Kristalle entstehen. Diese Proteinkristalle werden dann zum Beispiel an den MX-Beamlines an BESSY II analysiert, so dass aus den Daten  ein Abbild des Makromoleküls errechnet werden kann. 

Bisher wurden die Kristalle zunächst gezüchtet und anschließend auf einen Probenhalter für die Strukturanalyse aufgebracht – dies barg jedoch das Risiko, die oft extrem fragilen Kristalle zu zerstören.

Dieses Risiko besteht mit dem neuen Probenhalter nicht mehr, den Dr. Manfred Weiss und Dr. Christian Feiler vom MX-Team zusammen mit Dr. Dirk Wallacher von der Probenumgebung an BESSY II entwickelt haben: Dabei wird die Proteinlösung direkt auf den Probenhalter aufgebracht und dort auskristallisiert, so dass die Proteinkristalle auf dem gleichem Probenhalter in der MX-Beamline analysiert werden können. „Der neue Probenhalter spart Arbeitsschritte und verringert das Risiko, die empfindlichen Proteinkristalle zu beschädigen“, erläutert Christian Feiler. „In einem kurzen Videoclip zeigen wir Schritt für Schritt, wie sehr diese Probenhalter die Proteinkristallographie erleichtern. Das muss man einfach sehen“, erklärt Dr. Manfred Weiss, Leiter der MX Beamline.

Da in der Praxis immer eine Vielzahl von Proben vermessen wird, sind jeweils 24 Probenhalter auf einer Platte gruppiert. Der neue Probenhalter ist in Deutschland patentiert und für ein internationales Patent angemeldet. Die Firma Jena Bioscience hat eine Lizenz erworben und vertreibt die Neuentwicklung bereits weltweit.

Publiziert in  J. Vis. Exp. (2019): An All-in-one Sample Holder for Macromolecular X-ray Crystallography with Minimal Background Scattering. Christian G. Feiler, Dirk Wallacher, Manfred S. Weiss

doi:10.3791/59722

Zum Video und zur Publikation

S. Furtak/red.


Das könnte Sie auch interessieren

  • Befruchtung unter dem Röntgenstrahl
    Science Highlight
    19.03.2024
    Befruchtung unter dem Röntgenstrahl
    Nachdem die Eizelle von einem Spermium befruchtet wurde, zieht sich die Eihülle zusammen und schützt den Embryo, indem sie mechanisch das Eindringen weiterer Spermien verhindert. Diesen neuen Einblick hat nun ein Team des Karolinska Instituts u.a. durch Messungen an den Röntgenlichtquellen BESSY II, DLS und ESRF gewonnen.
  • Die Zukunft von BESSY
    Nachricht
    07.03.2024
    Die Zukunft von BESSY
    Ende Februar 2024 hat ein Team am HZB einen Artikel in Synchrotron Radiation News (SRN) veröffentlicht. Darin beschreibt es die nächsten Entwicklungsziele für die Röntgenquelle sowie das Upgrade Programm BESSY II+ und die Nachfolgequelle BESSY III.

  • HZB-Forscher Robert Seidel erhält ERC-Consolidator Grant für WATER-X
    Nachricht
    04.03.2024
    HZB-Forscher Robert Seidel erhält ERC-Consolidator Grant für WATER-X
    Der Physiker Dr. Robert Seidel hat einen Consolidator Grant des European Research Council (ERC) eingeworben. In den kommenden fünf Jahren erhält er damit Fördermittel von insgesamt zwei Millionen Euro für sein Forschungsvorhaben WATER-X. Seidel will mit modernsten Röntgenmethoden an BESSY II Nanopartikel in wässriger Lösung untersuchen, die als Katalysatoren bei der photokatalytischen Produktion von „grünem“ Wasserstoff eingesetzt werden.