In Utrecht is een gestroomlijnde methode ontwikkeld om eiwitcomplexen in levende cellen in kaart te brengen. De combinatie van massaspectrometrie en big data-verwerking is voor het eerst krachtig genoeg om in één keer het complete menselijke proteoom door te spitten, blijkt uit een publicatie in Nature Methods.

Bij eerdere experimenten met ‘cross-linking mass spectrometry’ (XL-MS) moest men zich nog beperken tot een klein aantal eiwitten tegelijk.

XL-MS komt er op neer dat je crosslinkers toevoegt aan je eiwitmonster: tamelijk lange koolwaterstofketens waarvan allebei de uiteinden een covalente binding kunnen aangaan met een aminozuurrest binnen het eiwitcomplex.

Door zo’n complex een massaspectrometer (MS) in te schieten, kun je om te beginnen bepalen welke eiwitten er in zitten. Zo’n eiwit bestaat immers uit aminozuren die elk een andere massa hebben. Als het in de MS wordt gefragmenteerd, krijg je een karakteristiek patroon van brokstukken met verschillende massa’s. En dat patroon kun je in speciale eiwitbibliotheken terugzoeken.

Heb je zo’n crosslinker gebruikt, dan krijg je óók fragmenten waar die crosslinker nog tussen zit. Aan de afwijkende massa’s zijn die gemakkelijk te herkennen. Je kunt daar uit halen tussen welke delen van de eiwitketens een crosslink is ontstaan, wat inhoudt dat ze in het eiwitcomplex vlak naast elkaar moeten hebben gezeten. Zo weet je dus ten eerste welke eiwitten bij dat complex betrokken waren, en krijg je bovendien informatie over de manier waarop ze op elkaar gestapeld zaten.

Alleen bevatten mensen zo’n 40.000 verschillende eiwitten die in theorie 40.000 maal 40.000 combinaties kunnen vormen. Bovendien vindt de MS om technische redenen vaak het ene uiteinde van een crosslink gemakkelijker terug dan het andere, wat de data-interpretatie verder bemoeilijkt.

Fan Liu, Albert Heck en collega’s claimen nu de eerste methode die alle 40.000 x 40.000 mogelijkheden kan doorzoeken. Hij berust op drie pilaren. Ten eerste gebruik je crosslinkers die zelf ook doormidden gaan in de MS; disuccinimidylsuberaat is hiervan een voorbeeld. Ten tweede doe je al je analyses twee keer, met twee verschillende tandem-MS-methodes die de eiwitten elk op een andere manier fragmenteren. Ten derde doorzoek je je eiwittenbibliotheek met een zoekalgoritme genaamd XLinkX, dat ze hier in Utrecht speciaal voor hebben ontwikkeld.

Een eerste proef met eiwitten uit gelyseerde HeLa-cellen leverde 2.179 onmiskenbare crosslinks op, waarvan 1.665 tussen onderdelen van één eiwit en 514 tussen twee verschillende eiwitten. Volgens Heck zou je er met de eerdere methodieken hooguit honderd van hebben opgespoord.

bron: UU, Nature Methods