Nano-LC-ESI Massenspektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das angeschaffte Massenspektrometer ist seit dem 01.12.2013 in die Analytics Core Facility Essen (ACE) eingegliedert. Dort wird das Gerät in vielfältigen MS-Anwendungen sowohl von internen Arbeitsgruppen (d.h. Forschern der UDE) als auch in externen Kooperationen für MS- Messungen verwendet. Seit Anfang 2014 wurden mehr als 230 MS-Projekte abgearbeitet, in deren Rahmen mehr als 6000 MS-Analysen durchgeführt wurden. Somit konnte ein Auslastungsgrad von rechnerisch derzeit 120% erreicht werden (d.h. mit der zur Verfügung stehenden Meßzeit können nicht alle Anfragen abgearbeitet werden). Die MS-Proteinanalytik ist ein Hypothese-generierendes Werkzeug und steht somit normalerweise am Anfang eines biomedizinischen Projektes. Daher vergehen in der Regel mehrere Jahre, bis die MS-Analytik in ein publiziertes wissenschaftliches Ergebnis mündet. Nichtsdestotrotz konnten mit dem angeschafften Gerät bereits Daten generiert werden, welche die Basis für eine Reihe von wissenschaftlichen Artikeln in „high impact“ Journalen darstellten. Im Folgenden gehen wir beispielhaft auf fünf dieser Projekte etwas genauer ein. Die Beispiele sind dabei so gewählt, um die Bandbreite der am angeschafften Gerät durchgeführten MS-Analytik zu illustrieren. In einer Studie aus der Arbeitsgruppe von Prof. Markus Kaiser konnten die molekularen Effekte des Polyacetylen-Naturstoffes Callyspongynic acid erstmals mittels Massenspektrometriebasierter Proteomik eingehend charakterisiert werden. Obwohl Polyacetylene eine große Familie an bioaktiven und chemotherapeutisch potentiell interessanten Naturstoffen darstellen, sind ihre molekularen Wirkmechanismen noch weitestgehend unbekannt. Mit der vorliegenden Arbeit konnte somit erstmals für einen Vertreter der Polyacetylen-Naturstoffklasse gezeigt werden, dass diese polypharmakologisch auf viele unterschiedliche biologische Prozesse wirken. Zusammen mit der Arbeitsgruppe von Prof. Michael Ehrmann konnten der Beitrag der HTRA1 Protease beim Abbau von Proteinaggregaten genauer untersucht werden. Das übermäßige Auftreten von Proteinaggregaten (Amyloidose) führt zu neurodegenerativen Erkrankungen wie z.B. Alzheimer oder Parkinson. Demgegenüber können Proteasen wie z. B. HTRA1 unerwünschte Proteinaggregate abbauen. Durch die zeitabhängige Analyse von Abbauprodukten der HTRA1 Protease konnte mittels Massenspektrometrie gezeigt werden, dass die intrinsische Disaggregase-Aktivität von HTRA1 maßgeblich für die effiziente Proteolyse von Proteinaggregaten durch HTRA1 ist. In einem weiteren Projekt der Arbeitsgruppe von Prof Hemmo Meyer wurde die Rolle der AAA+ ATPase VCP/p97 während DNA-Strangreparatur näher untersucht. In diesem Prozeß bildet sich ein ringförmiger Ku70/80-Komplex um doppelsträngige DNA. Mittels Affinitätsanreicherung in Kombination mit Label-freier quantitativer Massenspektrometrie konnte nun gezeigt werden, dass VCP/p97 zur Ablösung des ringförmigen Ku70/80-Komplexes von derdoppelsträngigen DNA benötigt wird. In Kooperation mit der Gruppe von Prof. Renier van der Hoorn (Universität Oxford; UK) konnte mittels Label-freier quantitativer Massenspektrometrie gezeigt werden, dass sich die Abundanz der paralogen Tomatenproteasen Rcr3 und Pip1 nach einer Induktion mit dem Immunitätinduzierenden Wirkstoff BTH stark unterscheidet. Dies ist insofern interessant, als sich die beiden Proteasen auf molekularer Ebene sehr ähnlich sind. In einem externen Projekt mit der Gruppe von Prof Galia Blum (Universität Jerusalem, Israel) konnte ebenfalls mittels Label-freier quantitativer Massenspektrometrie die molekularen Proteintargets einer neuen Klasse an sogenannten „quenched activity-based probes“ identifiziert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2015) Chemoproteomic Evaluation of the Polyacetylene Callyspongynic Acid. Chemistry
Nickel S, Serwa RA, Kaschani F, Ninck S, Zweerink S, Tate EW, Kaiser M
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(2015) Determinants of amyloid fibril degradation by the PDZ protease HTRA1. Nat Chem Biol 11: 862-9
Poepsel S, Sprengel A, Sacca B, Kaschani F, Kaiser M, Gatsogiannis C, Raunser S, Clausen T, Ehrmann M
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(2015) Functional Divergence of Two Secreted Immune Proteases of Tomato. Current biology : CB 25: 2300-6
Ilyas M, Hörger AC, Bozkurt TO, van den Burg HA, Kaschani F, Kaiser M, Belhaj K, Smoker M, Joosten MH, Kamoun S, van der Hoorn RA
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(2016) A novel quenched fluorescent activitybased probe reveals caspase-3 activity in the endoplasmic reticulum during apoptosis. Chem Sci 7: 1322-1337
Shaulov-Rotem Y, Merquiol E, Weiss-Sadan T, Moshel O, Salpeter S, Shabat D, Kaschani F, Kaiser M, Blum G
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(2016) Capture of endogenously biotinylated proteins from Pseudomonas aeruginosa displays unexpected downregulation of LiuD upon iron nutrition. Bioorg Med Chem 24: 3330-5
Kaschani F, Wei Q, Dingemans J, van der Hoorn RA, Cornelis P, Kaiser M
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(2016) Mesenchymal stem cell therapy protects lungs from radiationinduced endothelial cell loss by restoring superoxide dismutase 1 expression. Antioxid Redox Signal.
Klein D, Steens J, Wiesemann A, Schulz FC, Kaschani F, Roeck K, Yamaguchi M, Wirsdorfer F, Kaiser M, Fischer J, Stuschke M, Jendrossek V
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(2016) VCP/p97 Extracts Sterically Trapped Ku70/80 Rings from DNA in Double-Strand Break Repair. Mol Cell 64: 189-198
van den Boom J, Wolf M, Weimann L, Schulze N, Li F, Kaschani F, Riemer A, Zierhut C, Kaiser M, Iliakis G, Funabiki H, Meyer H
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(2017) Activity-based protein profiling with natural product-derived chemical probes in human cell lysates. Methods Mol Biol 1491: 23-46
Zweerink S, Pollmann T, Ninck S, F. Kaschani F, Kaiser M
