28 februari 2017

Proteins@Work neemt nieuwe massaspectrometers in gebruik

Precisiemeting aan grote eiwitcomplexen

Op woensdag 1 maart nemen onderzoekers van de Universiteit Utrecht onder leiding van Albert Heck drie nieuwe massaspectrometers in gebruik. Marjan Oudeman, voorzitter van het College van Bestuur, verricht de officiële openingshandeling van deze modernste apparaten van de NWO Roadmap faciliteit Proteins@Work. Over één daarvan, waarvoor Utrecht de primeur heeft, verscheen vorige maand een publicatie in het vooraanstaande blad Nature Methods. Daarin wordt beschreven hoe secuur en gedetailleerd deze nieuwe massaspectrometer grote eiwitstructuren zoals intacte ribosomen kan analyseren.

Michiel van de Waterbeemd
Michiel van de Waterbeemd

De onderzoekers van de Universiteit Utrecht ontwierpen samen met ThermoFisher Scientific een nieuwe variant van de Orbitrap, een massaspectrometer die veel gebruikt wordt in de lifesciences. “We kunnen nu twee tot drie keer zwaardere eiwitcomplexen analyseren dan tot nu toe,” zegt Michiel van de Waterbeemd,  promovendus en  eerste auteur van het artikel in Nature Methods. “En met veel meer onderscheidend vermogen.”

Notoir lastig

De onderzoekers beschrijven dat ze nu nauwkeurige bepalingen kunnen doen van ribosomen, onderdelen in de cel die zorgen voor de productie van alle nieuwe eiwitten. Zelf zijn ribosomen opgebouwd uit een grote verzamelingen eiwitten en hele grote RNA-ketens.  “Ribosomen meten was altijd een uitdaging, ze zijn heel complex,” vertelt Van de Waterbeemd. “En RNA meten met een massaspectrometer was tot nu toe notoir lastig, omdat het zout en metaal bindt en erg negatief geladen is.” De onderzoeksgroep wist deze technische problemen te omzeilen en legde de basis voor de nieuwe Orbitrap UHMR (ultra-high mass range).

Hiermee is het nu mogelijk om kleine afwijkingen in de samenstelling van verschillende ribosomen te detecteren. Ook is de resolutie zo goed dat de aanwezigheid van een extra eiwit bepaald kan worden. Van de Waterbeemd: “De ribosomen die wij onderzochten zijn afkomstig uit bacteriën. Als die in een slaaptoestand zijn, moeten de ribosomen geen eiwit aanmaken. Wij laten zien dat een ribosoom in die slaaptoestand komt door een relatief klein extra eiwit te binden. We weten ook waar het bindt en we zien dat ongeveer 20% van de ribosomen in die slaaptoestand zijn.”

Proteomics Atlas

Compleet virus

Het nieuwe instrument gebruikten de onderzoekers ook om onderzoek te doen naar subtiele vormveranderingen in een compleet virus. Dit Flock House virus, dat vooral insecten kan infecteren, weegt in zijn geheel bijna 10 miljoen Dalton (50 duizend keer zwaarder dan een watermolecuul). De vormveranderingen gaan gepaard met minieme variaties in de massa. De Utrechtse wetenschappers kunnen deze nu detecteren met een nauwkeurigheid van 0,1%. “Dergelijke nauwkeurige metingen zijn bijvoorbeeld ook van belang bij het ontwerpen van nieuwe medicijnen,” zegt Van de Waterbeemd.

Proteoom

De twee andere nieuwe apparaten die Proteins@Work op 1 maart in gebruik neemt, kunnen met grotere gevoeligheid het proteoom van individuen bepalen, de complete verzameling aan eiwitten. Dergelijke metingen zijn onder meer van belang voor onderzoek naar de behandeling van kanker en immuungerelateerde ziekten.  Hans van Duijn, voorzitter van de permanente commissie voor grootschalige wetenschappelijke infrastructuur en Alexander Makarov van ThermoFisher Scientific en uitvinder van de Orbitrap, zullen ook een kleine toelichting geven tijdens de opening.

Op een timelaps filmpje is te zien hoe de nieuwe apparatuur wordt klaargemaakt voor gebruik bij Proteins@Work.