Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einfaches Finden der Nadel im Heuhaufen durch Entfernen des Heuhaufens

18.06.2009
Neues Verfahren der Massenspektrometrie eröffnet schnelle und umfassende Stoffwechselanalysen

Forscher des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena haben zusammen mit Kollegen der tschechischen Akademie der Wissenschaften, Prag, eine neue Methode entwickelt, die aus Gewebeproben von Tieren oder Pflanzen Stoffwechselprodukte wie Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren oder andere organische Stoffe schnell und zuverlässig nachweisen kann.

Ein Blutstropfen, kleiner als ein Mikroliter Volumen, reicht aus, um bluttypische Inhaltsstoffe zu identifizieren. Das neue Verfahren, genannt MAILD, basiert auf klassischer Massenspektrometrie (MALDI-TOF/MS) und ermöglicht die Messung verschiedener Stoffwechselprodukte in Probengemischen. Aufgrund des hohen diagnostischen Potenzials wurde diese Erfindung patentiert. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Early Edition, 11. Juni 2009)

Massenspektrometrie ist ein Analyseverfahren zur Bestimmung chemischer Verbindungen und dient der Aufklärung der molekularen Zusammensetzung und Struktur. In der modernen Biologie werden verschiedene massenspektrometrische Verfahren eingesetzt, besonders für die Analyse großer Moleküle. Im MALDI- Verfahren (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization) werden beispielsweise Proteine zusammen mit einer bestimmten Substanz (der Matrix) ko-kristallisiert und durch Laserbestrahlung in kleine Protein-Ionen zerlegt. Diese werden nachfolgend detektiert und analysiert.

Die im MALDI-Verfahren eingesetzten Feststoff-Matrices haben jedoch einen wesentlichen Nachteil: Das Laserlicht erzeugt nicht nur Ionen aus dem zu messenden Stoffgemisch, sondern auch aus der Matrix entstehen Ionen mit kleinen Massen (

Anstatt die Suche nach den Nadeln, also Stoffwechselprodukten wie Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren und anderen organischen Säuren zu verfeinern, machten sich die Wissenschaftler daran, die Matrices so zu verändern, dass diese keine störenden Ionen mehr erzeugen. Um im Bild zu bleiben: Sie versuchten, den Heuhaufen zu entfernen und so die Nadeln sichtbar zu machen. Dies gelang mit Hilfe physikalischer und organischer Chemie, basierend auf dem von Brønsted und Lowry aufgestellten Säure-Base-Konzept. Die Forscher konnten Versuchsprotokolle erarbeiten, mit denen verschiedene, je nach Messprobe benötigte Matrices erzeugt werden können, die keine störenden Ionen mehr hervorbringen. Dadurch sind nur noch die "Nadeln" im Massenspektrum deutlich sichtbar.

Mit dem neuen Verfahren, das die Forscher "Matrix-Assisted Ionization/Laser Desorption - MAILD" - tauften, konnten sie in einzelnen, kleinen Messproben über 100 verschiedene Moleküle zuverlässig und schnell identifizieren. "In einer winzigen Blattprobe der Versuchspflanze Arabidopsis thaliana, die nur eine Kreisfläche mit einem Radius von 0,5 mm umfasste, konnten wir innerhalb von über hundert identifizierten Molekülen 46 verschiedene Stoffwechselprodukte bestimmen. Darunter waren acht von insgesamt elf Zwischenprodukten des für die meisten Lebewesen essenziellen Zitronensäurezyklus", so der aus Indien stammende Rohit Shroff, der als Doktorand der "International Max Planck Research School" die Experimente durchgeführt hat.

Die neue MAILD-Methode erlaubt Messungen aus verschiedenen biologisch-medizinischen Materialien. Neben Proben aus Pflanzen oder Insekten wurden auch klinische Proben eingesetzt: In einem Blutstropfen, kleiner als ein Millionstel Liter, konnten die Wissenschaftler eine ganze Reihe blutspezifischer organischer Säuren bestimmen. Solche Messungen werden heute in der praktischen Medizin noch mit umständlichen Methoden durchgeführt. Sollte es gelingen, nicht nur die Metabolite zu bestimmen, sondern auch zu quantifizieren, könnte MAILD in Zukunft zu einer schnellen Messmethode in der Biomedizin avancieren. [JWK]

Originalveröffentlichung:
Rohit Shroff, Lubomír Rulíšek, Jan Doubský, Aleš Svatoš: Acid-base-driven matrix-assisted mass spectrometry for targeted metabolomics. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Early Edition, June 11, 2009, doi: 10.1073/pnas.0900914106.
Weitere Informationen:
Dr. Aleš Svatoš, MPI für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Str. 8, 07745 Jena; Tel.: +49 (0)3641-571700; svatos@ice.mpg.de
Bildmaterial:
Angela Overmeyer M.A., MPI chemische Ökologie, Hans-Knöll-Straße 8, 07745 Jena, Tel.: 03641 - 57 2110, overmeyer@ice.mpg.de
Das Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Wechselwirkungen, schädliche wie nützliche, werden durch chemische Signale zwischen Lebewesen vermittelt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts erforschen die Struktur und Funktion der Moleküle, die das Wechselspiel zwischen Pflanzen, Insekten und Mikroben steuern, und erhalten Erkenntnisse über Wachstum, Entwicklung, Verhalten und Ko-Evolution pflanzlicher und tierischer Arten. Ergebnisse dieser biologischen Grundlagenforschung werden für Naturstoffanalysen, moderne Umweltforschung und zeitgemäße Agrikulturverfahren genutzt. Das Institut verfügt über Forschungsgewächshäuser, Klimakammern, Insektenzuchtanlagen, Geruchsdetektions-systeme, Windtunnel, neurophysiologische Analyseverfahren und Freilandstationen. [JWK]

Dr. Jan-Wolfhard Kellmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise