Wissenschaftler der University of Michigan entwickeln neue Technologie zur Proteintrennung

Wissenschaftler der University of Michigan entwickeln neue Technologie zur Proteintrennung
Wissenschaftler der University of Michigan entwickeln neue Technologie zur Proteintrennung
Anonim

Schneller und empfindlicher als 2-D-Gele

ZUR VERÖFFENTLICHUNG UM 7 Uhr morgens, PDT, DIENSTAG, 18. APRIL 2000.

ANN ARBOR - - Wenn Sie denken, dass Sie endlich das menschliche Genom verstehen und warum es wichtig ist, machen Sie sich bereit für die Proteomik. Die Entdeckung, wie Zellen auf genetische Anweisungen reagieren, indem Millionen von Proteinvariationen geschaffen werden, und herauszufinden, was all diese Proteine ​​tun, wird die nächste Grenze der biomedizinischen Forschung sein.

Die Fähigkeit, zelluläre Proteine ​​zu identifizieren, wird in der Krebsforschung besonders wertvoll sein, da jede Krebsart ihre eigenen Protein-Biomarker produziert, so Samir M.Hanash, M.D., Ph.D., Professor für Pädiatrie und übertragbare Krankheiten an der Medizinischen Fakultät der Universität von Michigan. Leider ist die aktuelle Technologie weder genau noch empfindlich genug, um die meisten dieser Proteine ​​nachzuweisen, die oft nur in Spuren vorhanden sind.

Eine neue Technologie zur Trennung von Proteinen in flüssiger Phase, die an der U-M entwickelt wird, könnte Wissenschaftlern helfen, das Rätsel der Proteomik zu lösen. Das System eliminiert die schwierige, zeitaufwändige 2-D-Gelelektrophorese-Methode, die Wissenschaftler jetzt verwenden, um Zellen in einzelne Proteine ​​zu trennen – der entscheidende erste Schritt in der Proteomik-Analyse.

Im U-M-System bleiben Proteine ​​während des gesamten Trennvorgangs in einer flüssigen Phase. Laut David Lubman, Ph.D., einem UM-Professor für Chemie, hat die Flüssigphase viele Vorteile gegenüber Gelen. „Der Prozess dauert Stunden statt Tage. Er kann große Proteinmengen verarbeiten und Spuren von Protein nachweisen“, sagt Lubman. „Es lässt sich leicht für die Massenspektrometrie-Erkennung anschließen, die Daten werden automatisch online digitalisiert und der gesamte Prozess hat das Potenzial, vollständig automatisiert zu werden."

Hanash präsentierte am 18. April auf dem "Experimental Biology 2000"-Meeting in San Diego, Kalifornien, Daten aus Studien zur U-M-Proteintrennmethode im Vergleich zu herkömmlichen 2-D-PAGE-Techniken. Die Ergebnisse wurden ebenfalls in der Ausgabe vom 15. März veröffentlicht of Analytical Chemistry in einem Artikel von Hanash, Lubman und anderen aus ihrem Forschungsteam.

"Jeder träumt davon, eine Zellprobe in eine Maschine zu geben und die Proteine ​​sofort auf einem Computerbildschirm erscheinen zu lassen", sagt Hanash. "Wir sind noch nicht so weit, aber wir haben einen Proof-of-Concept für diese neue Technologie erstellt und ihr Potenzial demonstriert."

U-M-Wissenschaftler lösen Zellgewebe in Flüssigkeiten auf und verwenden dann ein zweistufiges Verfahren, um Proteine ​​nach isoelektrischem Punkt und Hydrophobizität zu trennen. Einmal getrennt und verdaut, werden die Proteine ​​mit Massenspektrometrie identifiziert, die Informationen über ihr Molekulargewicht liefert. Die an der U-M entwickelte Software wandelt die Massenspektrometriedaten in ein zweidimensionales Bild der Proteinkarte um, wodurch es einfach ist, Bilder zu vergleichen und Unterschiede zu erkennen.

Obwohl kundenspezifische Geräte noch entwickelt werden müssen, arbeitet das U-M-Team laut Hanash an Möglichkeiten, die Proteintrennung und die Massenspektrometrie in einem vollautomatischen System zu kombinieren. "Die Automatisierung wird es ermöglichen, menschliche Variabilität bei der Verarbeitung zu vermeiden", sagt er.

Neben der Krebsforschung, fügt Lubman hinzu, gibt es potenzielle Anwendungen für die neue Technologie in vielen anderen Bereichen der Wissenschaft, einschließlich Toxikologie, Bakteriologie und Proteinchemie.

Die U-M hat ein Patent auf die neue Flüssigphasen-Trenntechnologie beantragt. Die Forschung wird von den National Institutes of He alth finanziert. Andere an dem Projekt beteiligte Forscher sind die UM-Studenten Daniel B. Wall, Maureen T. Kachman und Siyuan Gong; und U-M-Forschungsassistenten Robert Hinderer, Stephen Parus und David E. Misek.

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