Neuer Probenhalter für die Proteinkristallographie

Ein HZB-Team hat einen neuartigen Probenhalter entwickelt, der die Messung von Proteinkristallen deutlich erleichtert. In einem kurzen Video zeigen die Forscher, wie Proteine in Lösung auf den neuen Probenhaltern selbst auskristallisieren und im Anschluss an den MX-Beamlines von BESSY II analysiert werden können. Ein Patent ist bereits erteilt und ein Hersteller gefunden.

Proteine sind riesige Moleküle, die sich häufig durch ihre komplexe, dreidimensionale Architektur, etwa mit Seitenketten, Faltungen oder schraubenartigen Formen auszeichnen. Für ihre Funktion in Organismen spielt diese dreidimensionale Gestalt oft die entscheidende Rolle. Sowohl für die biologische Grundlagenforschung als auch für die Entwicklung von neuen Arzneimitteln ist es daher wichtig, die Proteinstruktur aufzuklären. Dafür werden zunächst Proteine aus einer Lösung auskristallisiert, so dass winzige Kristalle entstehen. Diese Proteinkristalle werden dann zum Beispiel an den MX-Beamlines an BESSY II analysiert, so dass aus den Daten  ein Abbild des Makromoleküls errechnet werden kann. 

Bisher wurden die Kristalle zunächst gezüchtet und anschließend auf einen Probenhalter für die Strukturanalyse aufgebracht – dies barg jedoch das Risiko, die oft extrem fragilen Kristalle zu zerstören.

Dieses Risiko besteht mit dem neuen Probenhalter nicht mehr, den Dr. Manfred Weiss und Dr. Christian Feiler vom MX-Team zusammen mit Dr. Dirk Wallacher von der Probenumgebung an BESSY II entwickelt haben: Dabei wird die Proteinlösung direkt auf den Probenhalter aufgebracht und dort auskristallisiert, so dass die Proteinkristalle auf dem gleichem Probenhalter in der MX-Beamline analysiert werden können. „Der neue Probenhalter spart Arbeitsschritte und verringert das Risiko, die empfindlichen Proteinkristalle zu beschädigen“, erläutert Christian Feiler. „In einem kurzen Videoclip zeigen wir Schritt für Schritt, wie sehr diese Probenhalter die Proteinkristallographie erleichtern. Das muss man einfach sehen“, erklärt Dr. Manfred Weiss, Leiter der MX Beamline.

Da in der Praxis immer eine Vielzahl von Proben vermessen wird, sind jeweils 24 Probenhalter auf einer Platte gruppiert. Der neue Probenhalter ist in Deutschland patentiert und für ein internationales Patent angemeldet. Die Firma Jena Bioscience hat eine Lizenz erworben und vertreibt die Neuentwicklung bereits weltweit.

Publiziert in  J. Vis. Exp. (2019): An All-in-one Sample Holder for Macromolecular X-ray Crystallography with Minimal Background Scattering. Christian G. Feiler, Dirk Wallacher, Manfred S. Weiss

Zum Video und zur Publikation