Met een aangepaste detectorchip uit de deeltjesfysica kan een massaspectrometer grote eiwitmoleculen veel beter ‘zien’. En je krijgt zo ook nog meer inzicht in de manier waarop die eiwitten worden geïoniseerd, schrijven Ron Heeren en collega’s van het FOM-instituut Amolf in Angewandte Chemie.

De redactie van dat blad vond de publicatie over ‘moleculaire flitsfotografie’, zoals Heeren het noemt, waardevol genoeg voor de felbegeerde VIP-status.

De gebruikte detector heet Timepix, en is een product van internationale samenwerking onder leiding van het Europese instituut voor deeltjesonderzoek CERN. Timepix is een array van 512 bij 512 pixels die normaal gesproken invallende fotonen tellen. Die van Heeren is omgebouwd zodat hij in plaats daarvan invallende ionen telt.

Deze verbouwde Timepix is als detector gemonteerd achter een zogeheten time-of-flight massaspectrometer (Maldi-TOF MS). Dat Maldi wil zeggen dat eiwitten door een laserpuls uit een monster worden geblazen en geïoniseerd. Vervolgens worden ze door een elektrisch veld versneld, waarbij het van de verhouding tussen massa en lading afhangt hoe lang het duurt eer ze bij de detector zijn.

In theorie zijn daarbij geen beperkingen aan de massa, zodat je ook de grootste eiwitten zou moeten kunnen ‘wegen’. De tot nu toe gebruikelijke standaarddetectoren hebben echter moeite om deeltjes met een hoge massa/ladingsverhouding te ‘zien’.

De Timepix, met zijn 262.144 pixels, blijkt daar veel minder moeite mee te hebben. Volgens Heeren is hij een factor 100 gevoeliger. Hij heeft het onder meer uitgeprobeerd met een paar immunoglobuline-antilichamen, met massa’s van 150 en 400 kilodalton. De Timepix bleek daarbij veel meer verschillende eiwitfragmenten te ‘zien’ dan een klassieke detector.

Als bonus geeft de Timepix ook aan of de ionen midden door de massaspectrometer vliegen of wat dichter bij de wand terechtkomen. Het is per slot van rekening een array. Dat levert aparte plaatjes op: dat de zwaarste, langzaamste ionen aan de buitenkant terechtkomen is misschien niet zo verbazend, maar hoe komt het dat je soms een stervorm krijgt? Amolf heeft de zaak in onderzoek.

bron: FOM, Angewandte Chemie