Biosensorik
Kontakt
Biosensorik
Forschung in der AG Biochemie Signaltransduktion / Neurosensorische Prozesse
Oberflächen-Plasmon-Resonanz (SPR) Spektroskopie ist eine Biosensortechnologie, die auf der Detektion von Massenänderungen in einem evaneszenten Feld beruht (Abb. 4). Biomoleküle wie z. B. Proteine, Peptide und Nukleinsäuren können auf der Oberfläche von Sensorchips in einer Miniaturflusszelle immobilisiert werden. Mögliche Interaktionspartner werden über die Oberfläche dieses Sensorchips gespült und Wechselwirkungen mit den immobilisierten Molekülen werden über eine Änderung des Brechungsindexes detektierbar. Zeitabhängige Änderungen des Brechungsindexes werden registriert und dienen zur Ermittlung kinetischer Parameter. Wir versuchen insbesondere, mit dieser Methode membrangebundene Prozesse zu untersuchen. Dazu zählen folgende Projekte:
- Molekulare Mechanismen von Myristyl-Schaltern in Sensorproteinen
- Immobilisierung von Phospholipidschichten auf Sensorchips für die Untersuchung von Membranproteinen; Austesten unterschiedlicher Immobilisierungsstrategien
- Untersuchungen von G-Protein gekoppelten Rezeptoren und Proteinkomplexen auf den Oberflächen modifizierter Sensorchips
Prinzip der Oberflächen Plasmon Resonanz (SPR)
Eine Lichtquelle emittiert monochromatisches Licht, das über ein Prisma auf eine Grenzfläche zweier unterschiedlicher Medien trifft. Das Licht wird unter dem Winkel θ total reflektiert. Eine dünne Edelmetallschicht befindet sich an der Grenzfläche zwischen Prisma und dem Medium mit dem geringeren Brechungsindex (z. B. wässrige Pufferlösung). Die Wechselwirkung des evaneszenten Feldes mit den Elektronenkonstellationen des Metalls führt zu einer Verminderung der reflektierten Lichtintensität (RI), dargestellt als grauer Schatten im reflektierten Lichtstrahl und als Abnahme von RI in der Grafik RI als Funktion von θ. Eine Änderung der dielektrischen Eigenschaften in der Umgebung der Metalloberfläche führt zu einer Änderung der Resonanzbedingungen und somit zu einer Verschiebung von θ (I --> II).
LITERATUR
Koch, K.-W. (2000) Identification and Characterization of Calmodulin Binding Sites in the cGMP-Gated Channel Using Surface Plasmon Resonance Spectroscopy. Meth. Enzymol. 315, 785-797
Komolov, K. E. and Koch, K.-W. (2010) Application of surface plasmon resonance spectroscopy to study G-protein coupled receptor signalling. Methods Mol. Biol. 627:249-60
Dell'Orco, D., Müller, M. and Koch, K.-W. (2010) Quantitative detection of conformational transitions in a calcium sensor protein by surface plasmon resonance. ChemCommun. 46, 7316-7318
Dell'Orco, D., Sulmann, S., Linse, S. and Koch, K.-W. (2012) Dynamics of conformational Ca2+-switches in signaling networks detected by a planar plasmonic device. Anal. Chem. 84, 2982-2989.
Sulmann, S., Dell´Orco, D., Marino, V., Behnen, P. and Koch, K.-W. (2014) Conformational changes in calcium-sensor proteins under molecular crowding conditions. Chemistry Eur. J. 20, 6756-6762.
Dell'Orco, D. and Koch, K.-W. (2016) Fingerprints of Calcium-Binding Protein Conformational Dynamics Monitored by Surface Plasmon Resonance. ACS Chem. Biol. 11, 2390-2397.
Sulmann, S., Kussrow, A., Bornhop, D.J. and Koch, K.-W. (2017) Label-free quantification of calcium-sensor targeting to photoreceptor guanylate cyclase and rhodopsin kinase by backscattering interferometry. Sci. Rep. 7:45515.