Tum -Wissenschaftler entwickeln eine neue Proteinreinigungsmethode unter Verwendung von UV -Licht

Proteine ​​spielen eine Schlüsselrolle in den Biowissenschaften – von Grundlagenforschung und biotechnologischen Anwendungen bis hin zur Entwicklung und Herstellung von Pharmazeutika. Wissenschaftler der Technischen Universität München (Tum) haben eine Methode entwickelt, die eher auf Physik als auf konventionelle Chemie beruht, um die für diesen Zweck benötigten Proteine ​​zu erhalten. Mit kurzer Wellen, UV-Licht für den Menschen unsichtbar, haben sie es gelungen, Proteine ​​aus Zelltrakten oder Kulturen zu reinigen. Diese Technik ist effizienter und sanfter als frühere Methoden.

Wissenschaftler, die sich mit molekularer Biologie oder molekularer Medizin befassen, benötigen Proteine ​​in ihrer reinen Form für verschiedene Zwecke, für Untersuchungen oder als aktive Substanzen. Solche Proteine ​​werden aus natürlichen Quellen isoliert oder mit Hilfe gentechnisch veränderter Zellen produziert.

Zu diesem Zweck ist die Affinitätschromatographie seit 50 Jahren die Methode der Wahl. Bei dieser Methode wird das Zell -Extrakt oder das Kulturmedium durch eine mit einem poröse Trägermaterial gefüllte Chromatographiespalte geleitet. Das Zielprotein ist an dieses Trägermaterial gebunden und durch Waschen mit Lösungsmittel von anderen Proteinen und Verunreinigungen getrennt. Schließlich wird das isolierte Protein unter Verwendung von Säuren oder anderen Hilfsreagenzien aus der Säule abgelöst. Dieser Prozess hat jedoch einen Nachteil: Das gereinigte Zielprotein kann insbesondere während des letzten Schritts beschädigt werden.

Ein Team von Arne Skerra, Professor für biologische Chemie bei Tum, hat daher einen neuen Ansatz entwickelt:

Wir verwenden einen physikalischen Mechanismus anstelle von chemischen Reagenzien. Unsere Technologie unterscheidet sich grundlegend von der konventionellen Methode und ist sowohl sanfter als auch effizienter. „

Arne Skerra, Professor für biologische Chemie bei Tum

Der „Azo-Tag“: Ein molekularer Anhang dient als Anker

Die neue Methode verwendet auch eine Chromatographie -Spalte, die mit einem porösen Trägermaterial gefüllt ist. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass LED -Leuchten um die Säule platziert werden und ein kleiner molekularer Anhang an das Zielprotein angebracht ist.

Dieses minimalistische Accessoire mit dem Namen Azo-Tag wurde von Peter Mayrhofer, Markus Annesser und Stefan Achatz zusammen mit Arne Skerra am Vorsitzenden der biologischen Chemie auf der Grundlage der lichtempfindlichen chemischen Gruppe „Azo-Benzol“ entwickelt. Der Azo-Tag kann seine Form unter Lichtbelastung verändern und dient als molekularer Anker für das Zielprotein: Beim Tageslicht oder im Dunkeln bindet das Zielprotein über diesen Anker spezifisch an das Trägermaterial in der Chromatographiespalte. Alle anderen kontaminierenden Substanzen und Verunreinigungen können ausgewaschen werden, während das Zielprotein mit seinem Anker erhalten bleibt.

Wenn die LED -Leuchten jedoch eingeschaltet werden und die Säule mit mildem UV -Licht mit einer Wellenlänge von 355 Nanometern bestrahlt wird, ändert das Tag seine Form. Einfach gesagt, wird es aus dem Trägermaterial abgestoßen, so dass das Zielprotein mit seinem Azo-Tag in einer reinen, konzentrierten und unbeschädigten Form aus der Säule gewaschen wird. Auf diese Weise isoliert, kann das Protein direkt für weitere Studien verwendet werden – ohne zusätzliche Reinigungsschritte.

Effizienter als herkömmliche Chromatographie und Potenzial für die Weiterentwicklung

Der Vorsitzende der biologischen Chemie verwendet nun regelmäßig diese Methode und konnte bereits Antikörper gegen Brustkrebs reinigen. Derzeit wird im Labor eine kleine Version des Apparats verwendet. Die Chromatographiespalte misst einen Durchmesser von weniger als einen Zentimeter, aber das Team erwartet, dass sie auch in größerem Maßstab aufgebaut werden könnte.

Es gibt auch weitere Pläne, sagt Arne Skerra, der bei seinen Mitarbeitern ein Patent für diese neuartige Methode eingereicht hat: „Wir arbeiten derzeit daran, die Prozesse zu automatisieren, um sie noch effizienter zu gestalten, insbesondere für die Hochdurchsatzentwicklung in pharmazeutischen oder biotechnologischen Unternehmen.“

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