Wissenschaftler der Technische Universität München (TUM) haben einen Durchbruch erzielt: Mit kurzwelligem, für Menschen unsichtbarem UV-Licht ist es ihnen gelungen, Proteine aus Zellextrakten oder Kulturen zu reinigen. Dieses Verfahren ist effizienter und schonender als bisherige Methoden.

Das Team um Arne Skerra, Professor für Biologische Chemie an der TUM, hat den neuen Ansatz entwickelt: „Wir nutzen einen physikalischen Mechanismus anstelle chemischer Reagenzien. Dies unterscheidet unsere Technologie grundlegend von dem herkömmlichen Verfahren und macht sie zur schonenderen und effizienteren Alternative“, sagt Skerra.

Auch bei dem neuen Verfahren kommt eine Chromatographie-Säule zum Einsatz, die mit einem porösen Trägermaterial gefüllt ist. Den wesentlichen Unterschied zu bisherigen Methoden machen dann aber LED-Leuchten, die um die Säule angebracht sind, sowie ein kleines Molekülanhängsel, das dem Zielprotein angefügt wird.

Entwickelt wurde das minimalistische Anhängsel namens Azo-Tag von Peter Mayrhofer, Markus Anneser und Stefan Achatz zusammen mit Arne Skerra am Lehrstuhl für Biologische Chemie auf Grundlage der lichtsensiblen chemischen Gruppe „Azobenzol“. Es kann seine Gestalt unter bestimmter Lichteinstrahlung ändern und fungiert für das Zielprotein wie ein molekularer Anker: Bei Licht oder in der Dunkelheit bindet das Zielprotein über diesen Anker hochspezifisch an das Trägermaterial in der Chromatographie-Säule. Andere enthaltene Stoffe und Verunreinigungen können ausgewaschen werden, wobei das Zielprotein mit seinem Anker geschont wird.

Werden dann aber die LED-Leuchten angeschaltet und die Säule mit mildem UV-Licht von 355 Nanometer Wellenlänge bestrahlt, ändert das Anhängsel seine Form. Es lässt, vereinfacht gesagt, das Trägermaterial los, so dass das Zielprotein mit dem Azo-Tag in reiner, konzentrierter und unversehrter Form aus der Säule gewaschen wird. Das so isolierte Protein kann direkt für weitere Untersuchungen genutzt werden – also ohne zusätzliche Reinigungsschritte.

Original Paper:

Mayrhofer P, Anneser MR, Schira K, Sommer CA, Theobald I, Schlapschy M, Achatz S, Skerra A. Protein purification with light via a genetically encoded azobenzene side chain. Nat Commun. 2024 Dec 18;15(1):10693. doi: 10.1038/s41467-024-55212-y

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Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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