News: Molekulare Mausefallen
Reingetappt und zugeschnappt - auch Moleküle können gefangen werden wie die Maus in der Mausefalle. Die molekularen Mausefallen, die ein Forscherteam gebaut hat, schnappen zu, wenn die Aminosäure Lysin "hineintappt".
Kronenether nennen Chemiker die großen, ringförmigen Moleküle, deren Atome zickzackförmig in zwei Ebenen angeordnet sind und an eine Krone erinnern. Der Hohlraum in der Mitte der Kronen kann kleine Moleküle oder Molekülteile aufnehmen. Diese Komplexe sind stabil genug, um eine Überführung in die Gasphase zu überstehen – Voraussetzung für die massenspektrometrische Analyse.
Und genau solche Kronenether nutzen das Team um Jesse Beauchamp und Brian Stoltz vom California Institute of Technology als Grundlage für ihre molekularen Mausefallen. Welche "Gastmoleküle" dabei gebunden werden, hängt vom speziellen Aufbau und von der Größe des Hohlraumes der Krone ab. So besteht die 18-Krone-6 aus zwölf Kohlenstoff- und sechs Sauerstoffatomen. Unter den gewählten Versuchsbedingungen passt das Endstück der Seitenkette der Aminosäure Lysin genau in diese Krone hinein.
Damit die Falle endgültig zuschnappen konnte, statteten die Chemiker die Krone mit einer zusätzlichen funktionellen Gruppe aus, die zwei Stickstoffatome enthält. Den Schnappmechanismus aktivierten die Forscher, indem sie die beiden Stickstoffatome als Stickstoffmolekül abgespalteten. Durch den Bindungsbruch entstand ein nicht abgesättigtes und damit hochreaktives Kohlenstoffzentrum, das sogleich eine kovalente Bindung zum gefangenen Lysin einging.
"Über die Markierung mit dem Kronenether kann bei kleineren Proteinbruchstücken die Anzahl der Lysine bestimmt werden," erklärt Beauchamp. "Bei größeren Proteinen könnte deren Denaturierung, also das Auseinanderfalten, verfolgt werden: Zunächst werden nur die Lysine auf der Oberfläche markiert, nach und nach werden auch Lysingruppen im Inneren des Proteins zugänglich. So sind Rückschlüsse auf dessen Struktur möglich."
Nun wollen die Forscher weitere Mausefallen synthetisieren, die für andere Aminosäuren spezifisch sind. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Proteinsequenzierung, die direkt in der Gasphase des Massenspektrometers abläuft.
Mit Hilfe synthetischer Verbindungen des Mausefallentyps, die spezifisch an bestimmte Aminosäuresequenzen binden, hofft man auch biochemische Reaktionen in der Gasphase nachahmen zu können, die wie die Spaltung von Amidbindungen sonst nur enzymatisch und in Lösung ablaufen.
Und genau solche Kronenether nutzen das Team um Jesse Beauchamp und Brian Stoltz vom California Institute of Technology als Grundlage für ihre molekularen Mausefallen. Welche "Gastmoleküle" dabei gebunden werden, hängt vom speziellen Aufbau und von der Größe des Hohlraumes der Krone ab. So besteht die 18-Krone-6 aus zwölf Kohlenstoff- und sechs Sauerstoffatomen. Unter den gewählten Versuchsbedingungen passt das Endstück der Seitenkette der Aminosäure Lysin genau in diese Krone hinein.
Damit die Falle endgültig zuschnappen konnte, statteten die Chemiker die Krone mit einer zusätzlichen funktionellen Gruppe aus, die zwei Stickstoffatome enthält. Den Schnappmechanismus aktivierten die Forscher, indem sie die beiden Stickstoffatome als Stickstoffmolekül abgespalteten. Durch den Bindungsbruch entstand ein nicht abgesättigtes und damit hochreaktives Kohlenstoffzentrum, das sogleich eine kovalente Bindung zum gefangenen Lysin einging.
"Über die Markierung mit dem Kronenether kann bei kleineren Proteinbruchstücken die Anzahl der Lysine bestimmt werden," erklärt Beauchamp. "Bei größeren Proteinen könnte deren Denaturierung, also das Auseinanderfalten, verfolgt werden: Zunächst werden nur die Lysine auf der Oberfläche markiert, nach und nach werden auch Lysingruppen im Inneren des Proteins zugänglich. So sind Rückschlüsse auf dessen Struktur möglich."
Nun wollen die Forscher weitere Mausefallen synthetisieren, die für andere Aminosäuren spezifisch sind. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Proteinsequenzierung, die direkt in der Gasphase des Massenspektrometers abläuft.
Mit Hilfe synthetischer Verbindungen des Mausefallentyps, die spezifisch an bestimmte Aminosäuresequenzen binden, hofft man auch biochemische Reaktionen in der Gasphase nachahmen zu können, die wie die Spaltung von Amidbindungen sonst nur enzymatisch und in Lösung ablaufen.
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