• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Skip to primary sidebar

Lebensmittel- & Biotechnologie

Das Fachportal für Lebensmittelindustrie und Biotechnologie

  • Abonnement
  • Impressum
  • Welkin Media Verlag
Startseite » Eiweiß unter der Röntgenphotonen-Korrelationsspektroskopie (XPCS)

Eiweiß unter der Röntgenphotonen-Korrelationsspektroskopie (XPCS)

31. März 2021 von Birgit Fischer

Neue XPCS Studien zur Strukturänderung von Eiweiß eröffnen einen neuen Weg zur Untersuchung der Dynamik von Biomolekülen. Mit DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III hat ein Forschungsteam die Strukturänderungen in Eiern beim Kochen analysiert. Die Untersuchung zeigt, wie sich die Proteine im Hühnereiweiß beim Erhitzen entfalten und vernetzen, um eine feste Struktur zu bilden.

Die innovative Untersuchungsmethode ist sowohl für die Lebensmittelindustrie interessant als auch für das große Feld der Proteinanalysen in der Forschung, wie die Kooperation der Gruppen von Frank Schreiber von der Universität Tübingen und Christian Gutt von der Universität Siegen zusammen mit Forschern von DESY und vom Europäischen Röntgenlaser European XFEL mit zwei Fachveröffentlichungen im Fachblatt „Physical Review Letters“ zeigt.

Molekulare Struktur von Eiweiß

Eier gehören zu den vielfältigsten Zutaten für Lebensmittel. Sie können Gel, Schaum oder vergleichsweise fest sein und dienen auch als Grundlage für Emulsionen.

Eiweiß unter XCPS | Foto: Gesine Born /DESY

Bei etwa 80 Grad Celsius wird Eiweiß („Eiklar“) fest und auch optisch undurchsichtig. Das liegt daran, dass die Proteine in dem Eiweiß bei Erhitzen eine Netzstruktur ausbilden. Um die genaue molekulare Struktur von Eiweiß zu untersuchen, ist kurzwellige Strahlung wie Röntgenlicht nötig, die das undurchsichtige Eiweiß durchdringt und deren Wellenlänge nicht größer ist als die zu untersuchenden Strukturen.

„Um die Strukturänderung im Detail zu verstehen, muss man das Phänomen auf der Mikrometer-Skala untersuchen“, erläutert die Hauptautorin der ersten Studie, Alexander-von-Humboldt-Stipendiatin Nafisa Begam aus Schreibers Gruppe. Die Forscherinnen und Forscher benutzten die sogenannte Röntgenphotonen-Korrelationsspektroskopie (XPCS) in einer bestimmten Geometrie, so dass sich damit Struktur und Dynamik der Proteine im Eiweiß zugleich bestimmen ließen.

Messung der Proteindynamik mit DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III

Für ihre Versuche an der Messstation P10 an PETRA III verwendeten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein handelsübliches Hühnerei und füllten das Eiweiß in ein Quarzröhrchen mit 1,5 Millimetern Durchmesser. „Darin wurde das Eiweiß kontrolliert erhitzt, während wir es mit Röntgenlicht analysiert haben“, berichtet Ko-Autor Fabian Westermeier von DESY. „Der Röntgenstrahl war dabei auf 0,1 mal 0,1 Millimeter aufgeweitet, so dass die Strahlungsdosis die Proteinstrukturen nicht geschädigt hat.“

DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III, an der die Eiweiß Experimente stattgefunden haben. | Foto: Universität Tübingen, Anastasia Ragulskaya

Die Messung zeigt die Proteindynamik im Eiweiß über rund eine Viertelstunde. In den ersten knapp drei Minuten wuchs das Proteinnetzwerk demnach exponentiell und erreichte nach etwa fünf Minuten ein Plateau, auf dem sich nahezu keine weiteren Proteinverknüpfungen mehr formten. Die mittlere Maschengröße des Proteinnetzes lag nach dieser Zeit bei ungefähr 0,4 Mikrometern (tausendstel Millimetern).

In der zweiten Studie untersuchte das Team mit der XPCS-Technik die Selbstorganisation von Proteinlösungen in proteinreiche und proteinarme Domänen als Beispiel von Strukturbildung in der Zellbiologie. Dabei ließ sich die temperaturabhängige Dynamik zeitabhängig verfolgen. „Bei hoher Proteinkonzentration sinkt die Mobilität, was die Entwicklung der Phasentrennung bremst. Das ist wichtig für die besondere Dynamik des Systems“, berichtet Hauptautorin Anita Girelli aus Schreibers Gruppe.

Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Studien zeigen nicht nur neue Details zur Strukturänderung in Eiweiß, sondern belegen ebenso das Untersuchungskonzept, das auch bei anderen Proben Verwendung finden kann, wie die zweite Studie belegt. „Die erfolgreiche Anwendung der Röntgenphotonen-Korrelationsspektroskopie eröffnet einen neuen Weg zur Untersuchung der Dynamik von Biomolekülen, was unerlässlich ist, um sie wirklich zu verstehen“, betont Schreiber.

Filed Under: Forschung, News Tagged With: Biomoleküle, Eiweiss, Proteindynamik, Proteine, XPCS

Weitere Nachrichten

Durchbruch in der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie

Am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg wurde ein superauflösendes Mikroskop mit einer räumlich-zeitlichen Genauigkeit von einem Nanometer pro Millisekunde entwickelt. Durch eine Weiterentwicklung der MINFLUX-Mikroskopie hin … [Weiterlesen...] about Durchbruch in der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie

BASF investiert in das Geschäft mit Riech- und Geschmacksstoffen

Die BASF investiert in das Geschäft im Bereich Riech- und Geschmacksstoffe durch neue Anlagen für Citral, Menthol und Linalool. Die World-Scale-Anlage für Citral in Zhanjiang, China, sowie die Anlagen zur Weiterverarbeitung von Menthol und Linalool … [Weiterlesen...] about BASF investiert in das Geschäft mit Riech- und Geschmacksstoffen

Minebea Intec auf der InterPack 2023

Minebea Intec zeigt auf der InterPack 2023 von 04. bis 10. Mai in Düsseldorf seine Produkte und Innovationen für mehr Produktsicherheit und Effizienz. Mit dabei sind Anlagen für die visuelle Produktinspektion, wie dem VisioPointer, bis hin zu einer … [Weiterlesen...] about Minebea Intec auf der InterPack 2023

AIT Austrian Institute of Technology mit neuer Geschäftsführung

Die neue Geschäftsführung des AIT Austrian Institute of Technology, der größten Research and Technology Organisation in Österreich, steht fest. Die künftige Dreier-Geschäftsführung aus Brigitte Bach, Andreas Kugi und Alexander Svejkovsky zeichnet … [Weiterlesen...] about AIT Austrian Institute of Technology mit neuer Geschäftsführung

Primary Sidebar

Aktuelle Ausgabe

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Österreichische Chemie Zeitschrift und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • Neue Materialien für eine emissionsfreie Zukunft
    on 22. März 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Der excellent=austria „Materials for Energy Conversion and Storage“ Cluster erforscht neue Technologien für effiziente Energieumwandlung. Dafür sollen dafür Nanokatalysatoren entwickelt werden, auf denen chemische Reaktionen rasch und […]

  • Cubicure erhält ISO 9001 Zertifizierung
    on 21. März 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Das Wiener 3D-Druck-Unternehmen Cubicure hat die ISO 9001 Zertifizierung von Qualitätsmanagementsystemen erhalten. Dank der Umsetzung dieser Norm konnte Cubicure die Wertschöpfungskette optimieren und dadurch die Produktentwicklung […]

  • B&R beim Smart Green Island Makeathon
    on 20. März 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    B&R unterstützte drei Teams beim Smart Green Island Makeathon darin, in kurzer Zeit innovative Konzepte und Prototypen zu erarbeiten. B&R engagiert sich seit langem für die Aus- und Weiterbildung junger Menschen - denn die Industrie […]

  • In schnellem Schritt zu hochwertigen Kunststoffrezyklaten
    on 17. März 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die Produktion von Kunststoffrezyklaten deckt bei weitem nicht die Nachfrage und stellt die Branche vor große Herausforderungen. Die neuesten technologischen Fortschritte bei der Flakesortierung tragen dazu bei, die Lücke zwischen Angebot und […]

  • Baubeginn für BASF Acryl­säure­komplex in Zhanjiang
    on 17. März 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die BASF hat am Verbundstandort Zhanjiang, China, mit dem Bau eines neuen Produktionskomplexes für Acrylsäure, Butylacrylat und 2-EHA begonnen. Der Komplex soll bis 2025 in Betrieb genommen werden und wird eine jährliche Produktionskapazität von […]

  • Klimaneutralität
    on 15. März 2023 by Lexikon (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Unter Klimaneutralität versteht man das Gleichgewicht zwischen CO2 Emissionen und CO2 Aufnahmen aus der Atmosphäre in sogenannten Senken. Als Kohlenstoffsenke wird ein System bezeichnet, das mehr Kohlenstoff aufnimmt als es abgibt. Die wichtigsten […]

  • Nullemission
    on 15. März 2023 by Lexikon (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Der Begriff Nullemission bedeutet, dass keine klimaschädlichen Emissionen bei der Produktion und anderen Prozessen entstehen. Der Begriff ist nicht rechtlich geschützt und kann sich auf unterschiedliche Schadstoffe sowie Teile des Produktions- […]

  • Atomuhr
    on 15. März 2023 by Lexikon (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die Atomuhr (Atomfrequenznormal) nutzt Energieübergänge zwischen zwei Zuständen eines Atoms wie Cäsium, Rubidium oder Wasserstoff. Die Zeitanzeige einer Referenzuhr wird fortwährend mit dem Taktgeber verglichen und angepasst. Atomuhren sind […]

  • Engel erweitert Ausbildungsmöglichkeiten
    on 15. März 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    ENGEL erweitert mit der Ausbildung kaufmännischer Lehrlinge ab Herbst 2023 das bereits neuen technische Lehrberufe umfassende Ausbildungsangebot. Außerdem wird abseits der Herbsttermine Ende März ein zusätzlicher „Tag der offenen […]

  • Topologische Eigenschaften zweiatomiger Moleküle entdeckt
    on 15. März 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Forscher des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) haben die topologischen Eigenschaften zweiatomiger Moleküle entdeckt. Ihre Erkenntnisse versprechen mögliche zukünftige Anwendungen in der Chemie. Der Beitrag Topologische […]

Copyright © 2023 · Welkin Media Verlag