Schnelles Hybrid-Massenspektrometer für Komplexom-Analysen

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 543577782

Das beantragte Massenspektrometer soll ein vom Antragsteller bislang genutztes Massenspektrometer ersetzen, das aus wirtschaftlichen und technischen Gründen stillgelegt werden muss. Das Institut für Physiologie II untersucht die molekularen Grundlagen der schnellen Signaltransduktion an der Plasmamembran insbesondere von Nervenzellen des Säugergehirns. Ein zentrales Organisationsprinzip der hohen räumlichen und zeitlichen Präzision dieser Signalübertragung ist die Einbindung von Proteinen in makro-molekulare Komplexe und Netzwerke. Zu ihrer Entschlüsselung hat das Institut in den letzten 20 Jahren verschiedene funktionelle Proteomik-Ansätze entwickelt und erfolgreich auf eine Reihe nativer Ionenkanälen, Membranrezeptoren und -Transportern angewendet. Das experimentelle Vorgehen beinhaltet (i) die Isolierung von Membranfraktionen aus nativen Geweben, (ii) Affinitäts-basierte Aufreinigung von Zielproteinen (multi-Epitop AP-MS, meAP-MS), (iii) Darstellung/Trennung von Protein- und Membran-Subfraktionierungen (Komplexom- bzw. Organellen-Analysen) und (iv) hochauflösende, nano-HPLC-gekoppelte Massenspektrometrie zur Identifizierung und Quantifizierung der enthaltenen Proteine ihrer post-translationalen Modifikationen, wie Phosphorylierung, Alkylierung oder Lipidmodifikationen. Dementsprechend stellen die Analysen hohe Anforderungen an die Massenspektrometrie bezüglich Massenauflösung (Masse/Ladung), Sensitivität, dynamischem Bereich und Scan-/Messgeschwindigkeit, vor allem für hochaufgelöste Komplexom-Untersuchungen (mittels der jüngst am Institut entwickelten ‘cryo-slicing blue native MS‘, csBN-MS Technik), die lange Mess-Serien (200-400 Messungen pro biologischer Probe) mit hoher 'Analyse-Tiefe' erfordern. Letztere sollen zukünftig auf dem beantragten Gerät durchgeführt werden, das aufgrund seiner sehr hohen Geschwindigkeit (>5fach im direkten Vergleich mit den bestehenden Systemen bei immer noch überlegener Performance) und Quantifizierung über einen großen dynamischen Bereich (d.h. quantitativ auswertbare Daten von einer höheren Zahl von Proteinen/Peptiden über 4-5 Größenordnungen innerhalb einer einzelnen Messung) optimal geeignet ist. Derart hochaufgelöste Komplexom-Analysen ermöglichen erstmals einen umfassenden systemischen Einblick in die molekulare Organisation und Dynamik von Protein-Komplexen in verschiedenen biologischen Systemen. Die Beschaffung des Massenspektrometers ist für die zukünftigen Arbeiten und Projekte der Arbeitsgruppe des Antragstellers von zentraler Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Schnelles Hybrid-Massenspektrometer für Komplexom-Analysen
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
• Leiter: Professor Dr. Bernd Fakler