Peptiden gedetailleerder dan ooit in beeld dankzij Radboud-laserlab

Fysisch chemici onderzoeken de eigenschappen van moleculen met een techniek waarbij je sterk afgekoelde moleculen, die geïsoleerd zijn van hun omgeving, bestraalt met infraroodlicht in verschillende frequenties. Het resultaat is een unieke vingerafdruk van de structuur van het molecuul en heet infraroodspectrum. De Nijmeegse onderzoekers deden hetzelfde, maar gebruikten voor het eerst ver-infraroodlicht: licht met golven tot 0,1 millimeter. Het gebruik van dit ver-infraroodlicht maakt dat het infraroodspectrum veel meer details bevat dan voorheen. Angewandte Chemie noemt de publicatie een very important paper en collega-onderzoekers van over de hele wereld geven aan graag met de Nijmeegse methoden te willen werken.

Bekende peptiden, nieuw resultaat
De vrije-elektronenlaser uit het FELIX-lab van de Radboud Universiteit is een van de enige lasers in de wereld die licht in het ver-infrarode bereik kan produceren. Dr. Anouk Rijs, assistant professor van de afdeling Molecular and biophysics aan de RU (en voorheen verbonden aan FELIX bij FOM-instituut DIFFER), leidde het onderzoek naar de veelvoorkomende peptiden uit het menselijk lichaam, waarover al veel bekend was maar waar nu tóch belangrijke nieuwe informatie aan kan worden toegevoegd. "Nieuw aan ons ver-infraroodspectrum is dat we nu details hebben gevonden over hoe de peptiden zijn opgevouwen en welke interacties daarbij een rol spelen. Dat is van belang voor bijvoorbeeld onderzoek naar de interacties tussen medicijnen en moleculen in het lichaam. Zonder ver-infraroodlicht is het niet mogelijk om zulke gedetailleerde informatie over de molecuulstructuur te krijgen."

Theorieën schoten tekort
Normaal gesproken achterhalen fysisch chemici de molecuulstructuur door gemeten infraroodspectra te vergelijken met theoretisch voorspelde spectra. Maar doordat de nieuwe methode zoveel meer details wist te meten, schoten de oude theorieën en rekenmethoden tekort. "We moesten dus nieuwe methoden ontwikkelen, en dat hebben we gedaan samen met collega's uit Frankrijk," aldus Rijs. "Met al die nieuwe kennis kunnen we het 3D-uiterlijk van peptiden nu nauwkeurig gaan modelleren. De volgende stap is om naar steeds grotere en ingewikkeldere moleculen te gaan kijken."

FELIX en de FOM-focusgroep
Op 14 juli 2013 produceerde de vrije elektronenlaser FELIX zijn eerste licht sinds de verhuizing van FOM-instituut DIFFER naar de Radboud Universiteit Nijmegen. De vrije elektronenlasers FELIX en FELICE zijn vanaf april 2012 naar Nijmegen overgebracht en zijn naast de Nijmeegse laser FLARE opgebouwd. Samen vormen ze de internationale infrarood en THz gebruikersfaciliteit FELIX, die eind 2013 voor gebruikers is opengesteld.
In Nijmegen maakt FELIX onderdeel uit van de FOM-focusgroep het 'Free electron lasers for infrared experiments'. Het onderzoeksprogramma heeft als doel om een toonaangevende gebruikersfaciliteit te maken van de vrije elektronenlaser FELIX en onderzoek te doen aan de structuur en dynamica van complexe moleculen, ionen en clusters in gasfase. Het programma en de FOM-focusgroep staan onder leiding van FOM-focusgroepleider prof.dr. Wim van der Zande.

Referentie
Far-IR spectroscopy unravels gas-phase peptide structural assignments; a combination of IR-UV ion-dip experiments with BOMD simulations
Sander Jaeqx (FOM-promovendus), Jos Oomens, Alvaro Cimas, Marie-Pierre Gaigeot and Anouk M. Rijs
Angewandte Chemie International Edition, 27 February 2014, DOI: 10.1002/anie.201311189 and 10.1002/ange.201311189

Meer informatie
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met dr. Anouk Rijs, (024) 365 39 40.