Bahnbrechende Massenspektrometrie: komplettes Proteom entschlüsselt dank innovativer Methodik und maschinellen Lernens

BerlinCaltech-Forscher haben eine innovative Methode für die Massenspektrometrie von Fingerabdrücken entwickelt. Diese Methode könnte die Erforschung aller Proteine in einem Organismus erheblich verbessern. Mithilfe von maschinellem Lernen und sehr kleinen Geräten können Wissenschaftler nun die Masse von Partikeln und Molekülen bis auf ein einzelnes Molekül genau messen.

Diese Technologie bietet großes Potenzial. Früher mussten Proben für die Massenspektrometrie ionisiert werden, was biologische Proben verändern konnte. Diese neue Methode benötigt dies nicht mehr, sodass Proteine in ihrem natürlichen Zustand untersucht werden können. Diese Weiterentwicklung zielt darauf ab, bestehende Herausforderungen zu lösen.

• Die Notwendigkeit zur Ionisierung von Proben entfällt, wodurch deren Unversehrtheit erhalten bleibt.
• Große Proteinkomplexe können identifiziert werden, ohne sie in kleinere Fragmente zu zerlegen.
• Echtzeit- und Hochdurchsatzanalysen von Millionen von Proteinen werden ermöglicht.

Wissenschaftler nutzten eine neue Methode bei kleinen, komplexen Geräten, den sogenannten Nanoelektromechanischen Systemen (NEMS). Diese Methode unterscheidet sich, da sie keine detaillierten Kenntnisse über die Formen dieser Geräte erfordert. Dadurch können verschiedene fortschrittliche Geräte eingesetzt werden, um Vibrationen präziser und über längere Zeiträume zu messen.

Ein neuer Ansatz zur Untersuchung großer Proteinstrukturen

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Das Forschungsteam nutzte eine innovative Methode, um einzelne Partikel von GroEL, einem Protein, das anderen Proteinen beim Falten hilft, zu messen. Diese Methode erlaubt es Wissenschaftlern, große Protein-Komplexe zu analysieren, ohne sie in kleinere Stücke zu zerlegen, was häufig zum Verlust wichtiger struktureller Informationen führt. Traditionelle Massenspektrometrie hat Schwierigkeiten mit solchen großen Komplexen, daher ist dieser neue Ansatz effektiver.

Diese Technologie ermöglicht die Identifizierung jedes Proteinteilchens durch die Erstellung eines individuellen Profils. Indem diese Profile mit einer vorhandenen Datenbank abgeglichen werden, können Forscher die Massen unbekannter Teilchen leicht bestimmen. Dieser Prozess ist einfacher und erhöht sowohl die Genauigkeit als auch die Effizienz, ohne sich Gedanken über die Platzierung der Teilchen im Gerät machen zu müssen.

Ein bedeutender Fortschritt in der Protein-Forschung

Dieses Entwicklung ist ein wichtiger Fortschritt in der Erforschung von Proteinen. Sie ermöglicht ein besseres Verständnis der Interaktionen von Proteinen und könnte die Entdeckung neuer Erkenntnisse in Biologie und Medizin beschleunigen. Mithilfe der nativen Einzelmolekül-Massenspektrometrie können wir mehr darüber erfahren, wie Zellen funktionieren, wie Krankheiten entstehen und wie wir diese möglicherweise behandeln können.