Geneesmiddelen die goud bevatten, worden al eeuwenlang gebruikt om aandoeningen zoals reumatoïde artritis te behandelen. In aanvulling, ze kunnen effectief zijn tegen kanker en hiv. Eén mechanisme waarmee ze werken, kan optreden omdat goudionen de zinkionen uit zinkvingers dwingen - in een lus, nucleïnezuurbindende eiwitdomeinen. Amerikaanse onderzoekers hebben dergelijke "gouden vingers" gekarakteriseerd met behulp van massaspectrometrie met ionenmobiliteit. Zoals gerapporteerd in het journaal Angewandte Chemie , ze identificeerden de exacte goudbindingsplaatsen.

"De zinkionen in zinkvingers binden aan vier zwavel- of stikstofatomen van de cysteïne- en histidineresiduen van het eiwit, " legt Nicholas P. Farrell van Virginia Commonwealth University (Richmond, VS). "Goudionen binden aan slechts twee aminozuurfragmenten en veranderen de conformatie van het eiwit. De "gouden vingers" kunnen niet langer binden aan nucleïnezuren, die therapeutisch nuttig kunnen zijn."

Hoewel er verschillende potentiële bindingsplaatsen zijn voor metaalionen, elk metalloproteïne geeft meestal de voorkeur aan een enkele conformatie. Het was voorheen niet mogelijk om te bepalen waar de specifieke bindingsplaatsen waren in een mengsel van conformeren. Farrell en zijn team hebben nu twee gouden vingers nauwkeurig onderzocht. Volgens Farrell, "het vervangen van het zink in zinkvinger 3 van Sp1-transcriptiefactor leidt tot slechts één enkele gouden vingersoort." De onderzoekers identificeerden dit als een lineaire Cys-Au-His-binding. In het geval van het HIV-nucleocapside-eiwit, die een cruciale rol speelt bij de replicatie van het virus, "goud plaatsen in de zinkvinger 2 van het eiwit (NCp7-F2), leidt tot drie verschillende soorten gouden vingers met lineaire Cys-Au-Cys-motieven, waarvan er één duidelijk overheerst."

Het succes van de onderzoekers komt voort uit hun gebruik van een speciale analytische methode, de zogenaamde travelling-wave ion mobility mass spectrometry (TWIM-MS). Bij deze techniek, de te analyseren moleculen worden geïoniseerd en de ionen worden versneld door een elektrisch veld in een gas. Botsingen met de gasmoleculen zorgen ervoor dat de ionen worden afgeremd. Groot, volumineuze moleculen worden meer vertraagd dan kleine, compacte omdat ze vaker botsen. Dit maakt het mogelijk om ook isomeren te differentiëren en te scheiden, want hoewel ze dezelfde massa hebben, hun verschillende geometrieën resulteren in verschillende mobiliteit. Eenmaal gescheiden volgens hun mobiliteit, de individuele ionen kunnen nu worden gefragmenteerd door middel van botsingsgeïnduceerde dissociatie (CID) en de fragmenten kunnen opnieuw worden gemeten met massaspectrometrie. Dit maakt het mogelijk om kortere peptiden te karakteriseren die aan goud gebonden blijven.

"Op deze manier, we waren in staat om de specifieke bindingsplaatsen en modi voor de met goud gemodificeerde zinkvingers NCp7-F2 en Sp1-F3 te identificeren, ", zegt Farrell. "Ionenmobiliteitsmassaspectrometrie levert dus belangrijke informatie op over de veranderingen in de geometrie veroorzaakt door de uitwisseling van zink in de zinkvingereiwitten, evenals de selectiviteit en reactiviteit van dergelijke reacties. Dit zou van pas kunnen komen bij het zoeken naar nieuwe op metalen gebaseerde antivirale en antitumormiddelen."