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Großgerät für hochempfindliche Proteinanalyse

21.07.2014

Am Biomolekularen NMR-Zentrum des Institute of Complex Systems in Jülich und des Instituts für Physikalische Biologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf ist ein neuartiges DNP-NMR-Spektrometer in Betrieb gegangen.

Finanziert mit 2,6 Millionen Euro durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), ermöglicht es die noch genauere Untersuchung der Strukturen winziger Biomoleküle. Die neue Technik steht in Deutschland erst an einigen wenigen Standorten zur Verfügung.


Prof. Henrike Heise vor dem neuen DNP-NMR-Spektrometer. Für die Analysen der Forscher werden winzige Proteinproben mithilfe eines Probenhalters ins Magnetfeld des Spektrometers eingebracht.

Bildquelle: Forschungszentrum Jülich

Durch Kombination der NMR mit „Dynamic Nuclear Polarization“ oder kurz DNP, kann das neue Gerät die Messempfindlichkeit um bis zu zwei Größenordnungen steigern. 

Das Spektrometer wird dafür mit einem Mikrowellengenerator verbunden. „Mit starker Mikrowellenstrahlung regen wir ungepaarte Elektronen von stabilen Radikalen an, die der Probe vorher zugesetzt werden. Ihre Polarisation übertragen die Elektronen auf die Atomkerne, wodurch sich das von diesen abgegebene Signal verstärkt“, erklärt Prof. Henrike Heise, die am Institute of Complex Systems im Bereich Strukturbiochemie und am Düsseldorfer Institut arbeitet.

In ersten Testläufen erreichten die Forscher so bereits eine bis zu 96-fache Intensitätssteigerung des Signals. Dadurch rücken Strukturuntersuchungen an Proteinen und Proteinkomplexen in den Bereich des Möglichen, die für Analysen bisher nicht oder nur eingeschränkt zugänglich waren.

Auch Prof. Dieter Willbold, Direktor der Institute in Jülich und Düsseldorf, freut sich über das neue Gerät: „Die DNP-verstärkte NMR entwickelt sich zu einem immer wichtiger werdenden Instrument der Strukturbiologie. Das neue Spektrometer ist zum Beispiel auch für unsere Alzheimer-Projekte eine sehr wertvolle Verstärkung.“ 

Die erste Messung fand an einer Fibrille desProteins Amylin statt, das mit Diabetes Typ 2 in Verbindung steht. Anfragen für Messzeiten gibt es schon von Forschungsgruppen verschiedener anderer Universitäten, so Henrike Heise.

Institute of Complex Systems, Bereich Strukturbiochemie (ICS-6):

http://www.fz-juelich.de/ics/ics-6/DE/Home/home_node.html

Institut für Physikalische Biologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf:

http://www.uni-duesseldorf.de/MathNat/ipb/

Erhard Zeiss | Forschungszentrum Jülich

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