Forschung und Entwicklung

Spitrobot: Neues Verfahren zur Beobachtung von Proteinreaktionen

Ein neuartiges Konzept zur Beobachtung von Veränderungen in Proteinen haben Wissenschaftler:innen des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) mit weiteren Forschungsgruppen der Science City Hamburg Bahrenfeld vorgestellt. Der Spitrobot soll Experimente der zeitaufgelösten Kristallographie vereinfachen und damit auch nichtspezialisierten Forschungsgruppen anspruchsvolle Grundlagenforschung im Gesundheitsbereich ermöglichen. Proteinproben können durch das neue Verfahren in Standardlaboren vorbereitet und anschließend an spezialisierten Röntgenstrahlungsquellen weiterverarbeitet werden. Neben dem UKE sind die Universität Hamburg (UHH), das Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) und das Europäische Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) an dem Projekt beteiligt. Ihr Konzept haben die Forschenden im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.

Für die Entwicklung künftiger Medikamente und neuer biotechnologischer Anwendungen ist es von zentraler Bedeutung, dass Wissenschaftler:innen Veränderungen in Proteinen während der laufenden Prozesse nachvollziehen können. Die vielen Zwischenschritte im Zuge einer Reaktion können durch Momentaufnahmen vom Protein visualisiert werden, die Veränderungen der Proteinstruktur zeitaufgelöst aus allen Blickwinkeln zeigen. Für solche Experimente sind bislang komplexe Versuchsaufbauten erforderlich. Der Spitrobot soll nun den gesamten Vorbereitungsprozess der Proben deutlich vereinfachen. Neben etablierten Industriestandards kommen leicht anwendbare Möglichkeiten zum Anregen und Abstoppen der Reaktionen zum Einsatz: Zunächst werden die Reaktionen durch einfaches Mischen der Substratlösung mit den Proteinkristallen gestartet, anschließend erfolgt das Abstoppen der Reaktionen durch schnelles Einfrieren der Proben in flüssigem Stickstoff nach zuvor festgelegten Wartezeiten. Die Datenerfassung kann anschließend an externen Einrichtungen mit etablierten Hochdurchsatzroutinen erfolgen. „Damit kann nun ein breiteres Spektrum an Fragestellungen von der Biotechnologie bis hin zur medizinischen Grundlagenforschung von viel mehr Forschungsgruppen bearbeitet werden“, sagt Dr. Eike Christian Schulz vom Institut für Biochemie und Signaltransduktion des UKE am Standort Science City Hamburg Bahrenfeld.

Literatur: Mehrabi et al. Millisecond cryo-trapping by the spitrobot crystal plunger simplifies time-resolved crystallography. Nature Communications. 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-37834-w

Kontakt für Rückfragen: Dr. Eike Christian Schulz, Institut für Biochemie und Signaltransduktion

Über Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE)

Das 1889 gegründete Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) ist eine der modernsten Kliniken Europas und mit rund 14.400 Mitarbeitenden einer der größten Arbeitgeber in Hamburg. Pro Jahr werden im UKE rund 497.000 Patient:innen versorgt, 90.000 davon stationär und 407.000 ambulant. Zu den Forschungsschwerpunkten des UKE gehören die Neurowissenschaften, die Herz-Kreislauf-Forschung, die Versorgungsforschung, die Onkologie sowie Infektionen und Entzündungen. Über die Medizinische Fakultät bildet das UKE rund 3.400 Mediziner:innen, Zahnmediziner:innen und Hebammen aus.

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