Dienstleistungen


1.) Röntgenstrukturanalyse von Proteinen (MX)

Die Röntgenstrukturanalyse zur Bestimmung von dreidimensionalen Proteinstrukturen im atomaren Bereich ist eine essentielle Methode in der Strukturbiologie. Eine Vielzahl an Fragestellungen, sowohl in der Grundlagenforschung als auch bei sehr spezifischen Anwendungen, lassen sich  mittels einer Proteinstruktur beantworten.

Einige Beispiele hierfür sind:

  • die Aufklärung von Katalysemechanismen,
  • Identifizierung von Aminosäureresten, die sich für gezielte Mutationen eignen (Protein-Engineering),
  • Visualisierung von Protein-Ligand-Interaktionen z. B. zur Bestimmung geeigneter Inhibitoren/Aktivatoren,
  • Einsichten in Struktur-Eigenschaftsbeziehungen bei mit Krankheitsbildern verknüpften Proteinmutationen.

Um mittels Röntgenstrukturanalyse die dreidimensionale Struktur eines Proteins bestimmen zu können, ist es aber unerlässlich, das entsprechende Protein in Form eines hochgeordneten Einkristalls vorliegen zu haben. Diese Grundvoraussetzung markiert den Beginn eines arbeitsintensiven, oft langwierigen, empirischen Prozesses: die Suche nach einer geeigneten Kristallisationsbedingung. Hat man diese erste Hürde überwunden, schließen sich weitere aufwändige Arbeitsschritte zur Überprüfung und Optimierung der Proteinkristalle an, bevor diese für eine Datensammlung geeignet sind.

Das CSS als Forschungs- und Service-Einrichtung bietet alle notwendigen Arbeitsschritte als Dienstleistung für alle Angehörigen der HHU an, angefangen bei der Suche nach einer geeigneten Kristallisationsbedingung, über die Kristalloptimierung und Vorbereitung für Datensammlungen am Synchrotron, die Datensammlung selbst, sowie die finale Strukturlösung und -verfeinerung.

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2.) Small-Angle-X-ray-Scattering (SAXS)

Die Kleinwinkel-Röntgenstreuung ermöglicht es, die Größe, Form und oligomeren Zustand biologischer Makromoleküle in Lösung zu  bestimmten. Sie liefert detaillierte Information auf Längenskalen von etwa einem bis mehreren hundert Nanometern und damit in dem für diese Proben relevanten Bereich. Dabei können Proben in nativer wässriger Lösung ohne Markierung und ohne Kristallisation untersucht werden, was von entscheidendem Vorteil sein kann. Eine spezielle Möglichkeit ist die Untersuchung von Proteinkomplexen und deren Stöchiometrie, sowie die Orientierung der einzelnen Untereinheiten zueinander.

Bei biologischen Makromolekülen (z.B. Proteinen, DNA, Zucker, Amphiphilen) kann mittels SAXS die Lösungsstruktur bestimmt werden, was auch Übergangsstrukturen wie Proteinkomplexe oder -aggregate, dynamische Prozesse wie Ligandenbindung, Konformationsänderungen und Reaktionszyklen, sowie Wechselwirkungen zwischen Proteinen einschließt. Ebenso lassen sich flexible Bereiche in Proteinen identifizieren (z. B. bei „intrinsically disordered proteins“).

Das CSS hat regelmäßige SAXS-Messzeit an den Synchrotrons in Hamburg und Grenoble und bietet die Datensammlung als Dienstleistung für alle Angehörigen der HHU und externe Nutzer an.

Weiterhin ist in Vorbereitung, im CSS auch in house SAXS-Experimente durchführen zu können. Dies ermöglicht einerseits die Optimierung von Experimenten mit Makromolekülen und /oder -Komplexen am Synchrotron, zum anderen werden dadurch auch Messungen mit kleinen (anorganischen oder organischen) Molekülen, Kolloiden oder vernetzten Mikrogelen möglich.

 

 


3.) Puffer-Screening (Proteine)

Einen geeigneten Puffer zu finden, in dem ein Protein über einen bestimmten Zeitraum stabil ist, kann manchmal schwierig sein. Das CSS bietet hierfür ein Pufferscreening an, das von pH 4 bis pH 9,5 in 0,5-er- bzw. 1,0-er-Schritten alle gängigen Puffersysteme abdeckt. Kombinationen dieser Puffer mit Salzen oder anderen Agenzien ist ebenfalls möglich. Insgesamt stehen im CSS drei Screens mit je 96 verschiedenen Puffern bzw. -Mixen zur Verfügung. Die Proteinkonzentration sollte dafür mindestens 0,25 mg/ml betragen, benötigt werden 15 µl Proteinlösung für 96 Bedingungen.

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