Was ist Massenspektrometrie?
Die Massenspektrometrie (MS) ist eine hochauflösende Methode zur Bestimmung der Masse, Zusammensetzung und Architektur (biologischer) Moleküle. Durch Ionisation, Überführung in die Gasphase, Trennung nach Masse-zu-Ladung (m/z) und Detektion liefert MS präzise Informationen über kleine Moleküle, Proteine und Proteinkomplexe bis hin zu großen supramolekularen Strukturen wie viralen Kapsiden.
Moderne MS deckt ein breites methodisches Spektrum ab:
Bottom-Up-MS ermöglicht die Identifikation und Charakterisierung von Proteinen über Peptide; Top-Down-MS analysiert intakte Proteine inklusive Modifikationen und Isoformen. HDX-MS (Hydrogen–Deuterium Exchange) liefert Einblicke in Proteindynamik, Flexibilität und Bindungsoberflächen.
Native MS ermöglicht die Untersuchung nicht-kovalenter Komplexe im nahezu nativen Zustand – inklusive Oligomerisierung, Assemblierungsschritten und Heterogenität. Charge-Detection-MS (CDMS) erweitert diese Möglichkeiten auf hohe Masse im Megadalton-Bereich und stark heterogene Partikel und ermöglicht so beispielsweise die direkte Massenbestimmung einzelner viraler Kapside.
Durch die Kombination dieser Ansätze können sowohl Struktur, Zusammensetzung und posttranslationale Modifikationen als auch dynamische Prozesse und Assemblierungsmechanismen detailliert aufgeklärt werden. Damit ist die Massenspektrometrie ein zentrales Werkzeug zur Analyse komplexer biomolekularer Systeme.
Massenspektrometrie am Institut für Chemie und Metabolomics
Am Standort Hamburg ist die Massenspektrometrie eine zentrale Technologie für die strukturelle Analyse viraler Systeme und komplexer Proteinkomplexe. Der Schwerpunkt liegt auf hochauflösenden, nativ-erhaltenden und dynamiksensitiven Methoden.
Struktur- & Komplexanalytik
- native MS und Top-down-MS zur Aufklärung quartärer und primärer Strukturmerkmale
- Charakterisierung von Proteinkomplexen, Assemblierungszuständen und Oligomerisierungsgraden
- Analyse viraler Partikel (VLPs, Kapside) inklusive Heterogenität, Masse, Stöchiometrie und Stabilität
- Untersuchung transienter Zwischenzustände und koexistierender Konformationen
- Charge-Detection-MS für hochheterogene Megadalton-Partikel
- Bottom-up-Proteomics als ergänzende Methode für Sequenzierung und PTM-Analyse
Dynamik & Interaktionen
- HDX-MS zur Kartierung lokaler Strukturänderungen, Bindungsschnittstellen und Konformationsdynamik
- Beobachtung von Enzymaktivität, Prozessierungsschritten und strukturellem Umschalten in Echtzeit
- Quantifizierung von Ligandenbindung, Affinität und Effektor-abhängigen Strukturänderungen
Methodenentwicklung
- Kopplung von MS mit verschiedenen Lichtquellen wie PETRA III, FLASH I/II und der European XFEL
Die MS-Systeme unterstützen Projekte zur virologischen Strukturbiologie, Proteinkomplexassemblierung und biophysikalischen Analytik. Sie steht für kollaborative Forschungsprojekte zur Verfügung und freut sich über wissenschaftliche Partnerschaften, die zu gemeinsamen Ergebnissen und Publikationen führen.
Eine detaillierte Beschreibung unserer Instrumente folgt im nächsten Abschnitt.
