De eiwitvingerafdruk

“Om een ​​eiwit te identificeren hoef je niet alle aminozuren te kennen; de bouwstenen van welk eiwit dan ook. In plaats daarvan probeer je voldoende informatie te verkrijgen zodat je het eiwit kunt identificeren met behulp van een database als referentie, vergelijkbaar over hoe de politie de identiteit van een verdachte kan achterhalen aan de hand van een vingerafdruk”, legt Filius uit.

“In eerder werk hebben we laten zien dat elk eiwit een unieke vingerafdruk heeft, net als het menselijke analogon. We realiseerden ons dat we slechts de locatie van een paar van alle aminozuren van een eiwit hoeven te weten om er een unieke vingerafdruk van te kunnen genereren. waarmee we het eiwit kunnen identificeren”, voegt Raman van Wee, een Ph.D. kandidaat die betrokken was bij het onderzoek.

Eiwitten vinden in een hooiberg

“Deze aminozuren kunnen we detecteren via moleculen die oplichten onder een microscoop en vastzitten aan kleine stukjes DNA die heel specifiek binden aan een bepaald aminozuur”, legt Van Wee uit. Zo kan het team heel snel en met grote precisie de locatie van het aminozuur bepalen.

"Aangezien de gevoeligheid van deze nieuwe techniek, genaamd FRET X, hoger is dan die van conventionele methoden zoals massaspectrometrie, kunnen we veel lagere concentraties eiwitten detecteren in een mengsel van vele andere biomoleculen en hebben we slechts een kleine hoeveelheid monster nodig", zegt Filius. zegt. Dit is belangrijk, omdat daarmee het meten van patiëntenmonsters bij ziekte binnen bereik komt.

“In ons artikel laten we zien dat we kleine hoeveelheden eiwitten kunnen detecteren die kenmerkend zijn voor de ziekte van Parkinson of voor een besmetting met COVID-19”, zegt Filius.

"Hoewel er andere benaderingen worden onderzocht om eiwitten te identificeren, richt de onze zich op het identificeren van intacte en individuele eiwitten in een complex mengsel. We kunnen zoeken naar een speld in een hooiberg", voegt Van Wee toe.

Op weg naar ziektediagnose in een vroeg stadium

Hoewel veelbelovend, vereist het onderzoek nog steeds substantiële ontwikkeling, waar het Chirlmin Joo Lab naar uitkijkt om aan te werken. De onderzoeksgroep heeft met verschillende belanghebbenden in klinische laboratoria en de biofarmaceutische industrie gesproken en geleerd dat ze erg enthousiast zijn over het baanbrekende potentieel van de technologie.

Ook werken ze aan de lancering van een start-up om FRET X te ontwikkelen tot een platform voor zeer gevoelige eiwitdetectie. Dit platform kan ziekten in de vroegste stadia diagnosticeren, waardoor de effectiviteit van mogelijke behandelingen wordt verbeterd.

"Deze baanbrekende techniek kraakt de code van eiwitten en opent opwindende mogelijkheden voor eerdere ziektedetectie", zegt Chirlmin Joo, supervisor van het project.

Meer informatie: Mike Filius et al, Vingerafdrukken van eiwitten van volledige lengte, Natuurnanotechnologie (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01598-7

Journaalinformatie: Natuurnanotechnologie

Aangeboden door de Technische Universiteit Delft