Lesenswert: Analyzing Biomolecular Interactions by Mass Spectrometry

  • Analyzing Biomolecular Interactions by Mass SpectrometryAnalyzing Biomolecular Interactions by Mass Spectrometry
  • Analyzing Biomolecular Interactions by Mass Spectrometry
  • Jeroen Kool
  • Wilfried Niessen

Dieses Buch gibt einen Überblick über alle relevanten massenspektrometrischen Techniken zur Untersuchung und Aufklärung biologischer Wechselwirkungen.
Das Buch beginnt mit einer Übersicht der klassischen Techniken wir Affinitätschromatographie und Ultrafiltration und führt hin zu den neueren Methoden wie Online-Screening-Systeme, die Trennverfahren, Massenspektrometrie und biochemische Assays integrieren.
Der zweite Teil legt den Schwerpunkt auf massenspektrometrische Methoden zur Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Proteinen und anderen Biomolekülen. Dazu gehören Pull-Down-Assays, Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie, Capture-Compound-Massenspektrometrie, Proteomik und Interaktomik.
Der dritte Teil schließlich diskutiert weitere wichtige Techniken, die häufig in Wechselwirkungsstudien verwendet werden, wie etwas Biosensoren oder Mikroarrays.

GIT: Was sind Ihre Forschungsschwerpunkte bzw. wissenschaftliche Interessen?
Kool: Meine wissenschaftlichen Interessen sind insbesondere die Entwicklung von gekoppelten Analysemethoden, in denen Massenspektrometrie, Chromatografie und neuartige Bioassyas dazu verwendet werden, bioaktive Substanzen in Mischungen, wie sie in biologischen Systemen vorkommen, zu identifizieren und zu charakterisieren.
Niessen: Meine Forschung beschäftigt sich sowohl mit den Prinzipien, der Instrumentation und der Anwendung (sowohl quantitativ als auch qualitativ) von kombinierter Flüssigchromatographie/Massenspektrometrie, als auch mit der Fragmentierung von  Ion mit gerader Elektronenanzahl in der Tandem-Massenspektrometrie.

GIT: Welche Vorkenntnisse sollte der Leser haben?
Kool/Niessen: Grundkenntnisse in Massenspektrometrie und ein grundlegendes Verständnis der Messung biochemischer Interaktionen (z. B. enzymatische Assays und Ligandenbindungs Assays) sind eine Voraussetzung um das Buch zu lesen.

GIT: Wird – Ihrer Meinung nach – der Trend hin zu Mikro-LC Systemen die Anwendung der Massenspektrometrie in biologischen Systemen verändern?
Kool/Niessen: Micro- und NanoLC gibt es schon einige Zeit und beide wurden auch schon erfolgreich implementiert bei der Erforschung biologischer Systeme, denn hier haben beide Methoden große Vorteile.

Eine der Stärken der Methode zeigt sich, wenn es nur sehr wenig biologisches Material für die Untersuchung gibt (z. B. wenn man einzelne oder einige wenige Zellen untersuchen will) oder wenn besondere Empfindlichkeit erreicht werden kann (z. B. bei Proteomics).

GIT: Was war der Grund, das Buch zu schreiben?

Es wurden so viele neue Ansätze und Technologien im Bereich der Analyse von biomolekularen Wechselwirkungen mit der Massenspektrometrie in den letzten 15 bis 20 Jahren eingeführt, so dass es angebracht schien, eine gründliche Analyse des aktuellen State-of-the-art in diesem Bereich zu erarbeiten. Mit dem Buch, hoffen wir, dass die Leser davon profitieren, die Übersicht in den verschiedenen Kapiteln schätzen und vielleicht sogar Anreize bekommen für neue Forschungsbereiche oder neue Ansätze in ihrer Forschung. Für Studenten werden die Ansätze und Technologien aufwendig erläutert, so dass sie das Buch effizient zu Ausbildungszwecken verwenden können . Gleichzeitig geht das Buch neben den Grundlagen der einzelnen Ansätze oder Technologien  auch tief in die Details. Fähigkeiten und Nachteile der einzelnen Ansätze werden erörtert und der aktuelle Stand der Technik dargestellt.

GIT: Wer ist die Zielgruppe für das Buch?

Kool/Niessen: Das Buch wurde für zwei Zielgruppen geschrieben:
Zunächst wurde das Buch für die Forscher in dem spannenden Gebiet der Analyse biologischer Affinitäten mittels Massenspektrometrie geschrieben.
Zum anderen gibt das Buch solide Grundlagen und in ausführlichen Details für Master-Studenten und Doktoranden über die Ansätze und verfügbaren Technologien in dem rasch wachsenden Bereich des Studiums biochemischer und biologischer Ereignisse mittels Massenspektrometrie.

GIT: Welches Wissen ist für das Buch Voraussetzung

Kool/Niessen: Grundkenntnisse über die Massenspektrometrie, Chromatographie und ein grundlegendes Verständnis der biochemischen Interaktion Messungen (zum Beispiel enzymatische Assays und Ligand-Bindungs-Assays) sind die Voraussetzungen dafür das Buch zu lesen.

 

GIT: Welche Struktur hat das Buch?

Kool/Niessen: Das Buch untersucht alle relevanten auf Massenspektrometrie basierte Technologien, die verwendet werden, um im Allgemeinen biologische Wechselwirkungen zu untersuchen oder zu screenen. Es gibt verschiedene unterschiedliche Bereiche für die Analyse von Bioaffinitätswechselwirkungen. Diese Bereiche umfassen Ligand-Trapping vor der Säule, gefolgt von MS-Analyse, Affinitätschromatographie, gefolgt von MS und Online-Profilerstellung mittels Affinitätsanalyse nach der Säule. Andere Methoden beziehen sich auf getrennt durchgeführt Bioassays und (LC) MS-Analyse. Neben diesen werden heute direkte Ansätze auch in mehreren Forschungsbereichen eingesetzt und umfassen direkte MS basierte Bioassays und native MS-Studien, bei denen die letztere sich für intakte Proteinkomplexen in der Gasphase interessieren.

Neben einem Tutorial Kapitel über Massenspektrometrie am Anfang und eine abschließende Übersicht am Ende des Buches werden die verschiedenen Kapitel in vier Themenbereiche gegliedert:
• Native Massenspektrometrie, das heißt, das Studium der Flüssigphasen und Gasphasen-Protein-Protein-Wechselwirkungen von MS und Ionenmobilität MS.

• Die Verwendung von LC-MS, um biomolekulare Wechselwirkungen über indirekte Assays zu untersuchen, wie beispielsweise in gerichteter Analyse und verwandte Ansätze, MS-basierte Bindungs- und Aktivitätsassays und andere Möglichkeiten, um bioaktive zu Moleküle untersuchen und zu identifizieren, beispielsweise durch Stoffwechsel Profile oder Antivenomics.

• Vor- und On-Column-Technologien, um Bioaffinität zu bewerten, mit Frontal- und Zonenaffinitätschromatographie, Ultrafiltration und Größenausschlußchromatographie, Affinitätschromatographie Kapillarelektrophorese und  Biosensor-Affinitäts-Analyse, mit Massenspektrometrie gekoppelt.

• On-line Säulen-nachgeordnete continous-flow Biotests um Bioaktivität oder Bioaffinität von Verbindungen nach der chromatographischen Trennung zu untersuchen.

GIT: Was ist das größte Problem, das in Bezug auf biomolekularer Wechselwirkungen noch nicht gelöst wurde?
 
Kool/Niessen: Ein kompletter -omics Ansatz, um die kompletten biomolekularen Wechselwirkungen über die Zeit in funktionierenden biologischen Systemen zu erforschen. Auf Grund der Komplexität der vollständigen biologischen Systeme wird dieses Vorhaben wohl erst in einigen Jahren abgeschlossen, und vielleicht auch nie vollständig, sondern nur teilweise.

Über die Autoren:
Jeroen Kool ist ein Professor an der Vrije Universiteit Amsterdam. Seine Forschung ist im Moment auf die Analyse von Nanofraktionierung von Insekten- und Tiergiften fokussiert, da diese Verbindungen viele verschiedene, sehr wirksame und oft auch selektive Protein Liganden für medizinische Anwendungen beinhalten.

Wilfried Niessen ist ein Experte auf dem Gebiet der Masspenspektroskopie. Er gibt Kurse in (bio) analytischer Massenspektrometrie und ist auch als Berater tätig. Er war 10 Jahre an der Vrije Universiteit Amsterdam tätig.

Kool, J. / Niessen, W. M. A. (Hrsg.)
Analyzing Biomolecular Interactions by Mass Spectrometry

2015
Hardcover

ISBN: 978-3-527-33464-3
Auch in elektronischen Formaten verfügbar.
 

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