Proteomics Core Facility

Proteomics Core Facility

Dr. Julian Langer

Das Labor „Proteomics and Membrane Mass Spectrometry“ wird von den MPIs für Biophysik und Hirnforschung finanziert. Wir sind spezialisiert auf die Entwicklung von Workflows, Methoden und - in Zusammenarbeit mit Instrumentenherstellern - Massenspektrometern, um spezifische Fragen der Struktur-, Molekular- und Neurobiologie zu beantworten.

Unsere Methoden

Direct
Direkte, verdauungsfreie Sequenzierung von Membranproteinkomplexen
Funktionstests von Membranproteinkomplexen
Wasserstoff-Deuterium-eXchange-Massenspektrometrie (HDX-MS)
Single-crystal Massenspektrometrie
Shotgun proteomics komplexer biologischer Proben
Gezielte Proteomik von Subproteomen (neu synthetisiert und zelltypspezifisch)
Proteom turnover Studien
Post-Translationale Modifikationen
MS Imaging
Neuroproteomics

Wir arbeiten auch extern zusammen und sind derzeit Mitglied des SPP 2002 (Small Proteins in Prokaryotes) der DFG und des MOEL-SOEL-Programms des BMBF.

Aktuelle Forschungshighlights

Direkte Sequenzierung zur Identifizierung neuer Untereinheiten von Membranproteinkomplexen.

Membranproteinkomplexe stellen herausfordernde Ziele für die Bottom-up-Proteomik dar. Insbesondere kleinen in Membranen eingebetteten Untereinheiten fehlen häufig proteolytische Spaltstellen oder sie ionisieren bei ESI nicht effizient. Zusammen mit Bruker Daltonics haben wir ein rapifleX MALDI-TOF / TOF-Massenspektrometer modifiziert, mit dem jetzt informationsreiche PSD-MS / MS-Spektren bis zu m / z 9000 erfasst werden können. Mit dieser Technik haben wir erfolgreich mehrere neue Untereinheiten identifiziert in Membranproteinkomplexen (Kohlstädt et al., mBio, 2015; Safarian et al., Science, 2016; Bausewein et al., Cell, 2017; Murphy et al., Science, 2019; Hahn und Safarian et al., Science, 2019).

HDX-MS von Membranproteinkomplexen.

Wir haben erfolgreich Ligandenbindungsstellen und aktivitätsassoziierte Konformationsdynamik in mehreren Membranproteinkomplexen charakterisiert, einschließlich eines Natrium: Protonen-Antiporters (Eisinger et al., PNAS, 2017), eines MATE-Transporters (Eisinger et al., JMB, 2018) und a Molybdat-Speicherprotein (Brünle et al., PNAS, 2019). Wir erweitern diese Technik derzeit auf große Membranproteinkomplexe.

Proteome Profiling.

Wir haben die Proteom-Remodellierung in der homöostatischen synaptischen Plastizität in primären Hippocampus-Neuronen unter Verwendung der BONCAT-Technologie erfolgreich charakterisiert (Schanzenbächer et al., Neuron, 2016; Schanzenbächer et al., ELife, 2018). Wir haben auch den Proteomumsatz in diesem System beobachtet (Dörrbaum et al., ELife, 2018) und untersuchen derzeit seine Rolle bei der homöostatischen Skalierung.

Wir haben einen Workflow etabliert, der die Analyse zelltypspezifischer Proteome lebender Tiere ermöglicht, und die Proteomdynamik bei Tieren untersucht, die einer angereicherten Umgebung ausgesetzt sind (Alvarez-Castelao et al., Nature Biotechnology, 2017). Eine detaillierte Beschreibung der Methode finden Sie bei Alvarez-Castelao et al., Nature Protocols, 2019. Kürzlich haben wir erfolgreich die Proteinsynthese in neuronalen Prozessen untersucht (Biever und Glock et al., Science, 2020).

MS Imaging.

Wir haben erfolgreich die molekularen Komponenten in Sepia-Chromatophoren charakterisiert, die eine Schlüsselrolle in ihrem Tarnsystem spielen. Unter Verwendung einer Kombination aus UPLC-UV-ESI-MS / MS, MS-Bildgebung und UHR-MS mit direkter Infusion identifizierten wir Xanthomatin in diesen Chromatophoren, einem redoxschaltbaren Molekül, von dem zuvor beschrieben wurde, dass es eine Rolle bei der Reifung und Färbung von Libellen spielt (Reiter et al., Nature, 2018).

Massenspektrometer

Wir betreiben acht Instrumente von Bruker, Thermo und Waters, darunter ...

Orbitrap Fusion Lumos
Q Exactive Plus
Impact-II
rapifleX
Synapt G2-Si HDMS
Orbitrap Elite
maXis Autoflex
Autoflex III

Die Systeme sind an Nano-UPLCs (Thermo / Dionex Ultimate3000 und easy-1200; Bruker nanoElute) und analytische UPLCs (Thermo / Dionex Ultimate3000; Waters Acquity) gekoppelt.


Aktuelle Publikationen

1.
Biever A, Glock C, Tushev G, Ciirdaeva E, Dalmay T, Langer JD, Schuman EM.  
Monosomes actively translate synaptic mRNAs in neuronal processes.  
Science. 2020 Jan 31;367(6477). pii: eaay4991.
2.
Brünle S, Eisinger ML, Poppe J, Mills DJ, Langer JD, Vonck J, Ermler U.  
Molybdate pumping into the molybdenum storage protein via an ATP-powered piercing mechanism.  
Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Dec 6. pii: 201913031.
3.
Wang X, You X, Langer JD, Hou J, Rupprecht F, Vlatkovic I, Quedenau C, Tushev  G, Epstein I, Schaefke B, Sun W, Fang L, Li G, Hu Y, Schuman EM, Chen W.
Full-length transcriptome reconstruction reveals a large diversity of RNA and protein isoforms in rat hippocampus.  
Nat Commun. 2019 Nov 1;10(1):5009.
4.
Safarian S, Hahn A, Mills DJ, Radloff M, Eisinger ML, Nikolaev A, Meier-Credo J, Melin F, Miyoshi H, Gennis RB, Sakamoto J, Langer JD, Hellwig P, Kühlbrandt W, Michel H.   
Active site rearrangement and structural divergence in prokaryotic respiratory oxidases.  
Science. 2019 Oct 4;366(6461):100-104.
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