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Lehrstuhl für Biochemie II

bioMS Technologieplattform

bioMS ist eine zentrale Technologieplattform, in der Hochleistungs-MS-Systeme in den Laboren des Lehrstuhls für Biochemie II unter der Leitung von Prof. Bettina Warscheid betrieben werden. Sie unterstützt die effiziente Nutzung und Vernetzung der vorhandenen Expertise in massenspektrometrischer Analytik, Bioinformatik sowie der Forschenden in Würzburg und Umgebung.

Für einen reibungslosen Betrieb und eine zügige Bearbeitung aller Messungen ist die Anerkennung der Nutzungsbedingungen durch die Nutzer erforderlich. Anschließend kann eine Probenanalyse oder die Nutzung der Plattform per E-Mail an bc2-wuebioms@uni-wuerzburg.de angefragt werden. Falls bereits Proben vorhanden sind, wird darum gebeten, das ausgefüllte Probeninfoblatt beizufügen.

Massenspektrometer

Orbitrap Astral

Massenbereich: 40 bis 6.000 m/z

Auflösung: Bis zu 480.000 bei 200 m/z (Orbitrap Analysator)

Massengenauigkeit: < 3 ppm RMS (externe Kalibrierung), < 1 ppm RMS (interne Kalibrierung)

Scan-Raten: Bis zu 200 Hz (Astral-Analysator), bis zu 40 Hz (Orbitrap-Analysator)

Dynamischer Bereich: > 5.000 in einem einzigen Scan

Das Orbitrap Astral Massenspektrometer kombiniert hohe Empfindlichkeit, tiefe Proteom-Abdeckung und schnellen Durchsatz. Mit seiner innovativen Kombination aus Quadrupol-Massenfilter, Orbitrap-Analysator und Astral-Analysator liefert es hochauflösende, massengenau kalibrierte Daten mit herausragender Sensitivität und Dynamik. Mit seiner hohen MS/MS-Erfassungsrate von bis zu 200 Hz und der Fähigkeit zur datenunabhängigen Akquisition (DIA) und Tandem Mass Tag (TMT) Quantifizierung

Orbitrap Ascend Tribrid

Massenbereich: 40 bis 2.000 m/z (erweiterbar bis 16.000 m/z mit HMRn+ Option)

Auflösung: Bis zu 480.000 bei 200 m/z

Massengenauigkeit: < 3 ppm RMS (externe Kalibrierung), < 1 ppm RMS (interne Kalibrierung)

Scan-Raten: Bis zu 45 Hz (Orbitrap-Analysator), bis zu 50 Hz (Ion-Trap-Analysator)

Dynamischer Bereich: > 5.000 in einem einzigen Orbitrap-Scan

Das Orbitrap Ascend Tribrid Massenspektrometer von Thermo Scientific setzt neue Maßstäbe in der Proteomik, Biopharma-Analytik und Strukturbiologie. Dank der einzigartigen Tribrid-Architektur kombiniert es einen Quadrupol-Massenfilter, eine lineare Dual-Druck-Ionenfalle und einen Orbitrap-Analysator, um höchste Flexibilität und Leistung zu gewährleisten. Mit seiner hochsensiblen Active Ion Management (AIM+) Technologie optimiert das Gerät die Ionentransmission und reduziert Störsignale für verbesserte Quantifizierung. Die Auto-Ready Ionenquelle ermöglicht eine vollautomatische Kalibrierung ohne manuelle Anpassung. Das System unterstützt zahlreiche Fragmentierungstechniken, darunter HCD, CID, ETD, EThcD und ETciD, was es ideal für umfassende Proteom-Studien, Small-Molecule-Analysen und strukturelle Untersuchungen von Proteinkomplexen macht. Dank der TurboTMT-Modus und der Real-Time Search Funktion für TMT-basierte Quantifizierung erreicht das Orbitrap Ascend eine unvergleichliche Genauigkeit und Proteom-Tiefe – von Einzelzellen bis hin zu hochkomplexen biologischen Proben.

Q Exactive Plus

Massenbereich: 50 bis 6.000 m/z (Masse über Ladung)

Auflösung : bis zu 140.000 bei 200 m/z , maximal 280.000

Ionenfragmentierung : HCD (Higher-Energy Collisional Dissoziation)

Massengenauigkeit : < 3 ppm RMS (quadratischer Mittelwert) externe Kalibrierung, < 1 ppm RMS interne Kalibrierung

Hohe Scangeschwindigkeit (12 Hz, 17.500 Auflösung)

Multiplexing (bis zu 10 Vorstufen/Scan) und Targeted Proteomics (SIM/PRM)

Das Q Exactive Plus ist ein Tischgerät, das mit dem Ultimate 3000 RSLC-System für LC/MS-Anwendungen gekoppelt ist. Für die Elektrospray-Ionisation wird die Proxeon-Quelle mit einem Stahlemitter verwendet. Ionisierte Peptide treten durch eine beheizte Transferkapillare und eine S-Linse in das Q Exactive Plus ein und fokussieren den Ionenstrom. Der Ionenstrom wird dann zu einem fortschrittlichen Quadrupol-Massenfilter geleitet und ausgewählte Ionen werden gesammelt und in einer C-Falle gespeichert. Die C-Falle überträgt Ionen entweder zum Orbitrap-Massenanalysator oder zur HCD-Zelle zur Ionenfragmentierung, gefolgt von der Massenanalyse in der Orbitrap. Das Q Exactive ermöglicht die Überwachung ausgewählter Ionen (SIM) und die Überwachung paralleler Reaktionen (PRM).

Synapt G1 HDMS Q-TOF

Massenbereich: 400 bis 32000 m/z (Qudrupolisolation frü MS/MS bis m/z 32000)

Anwendung: Nachweis hoher Massen und intakter nicht-kovalenter Proteinkomplexe

Ionenfragmentierung: Kollisionsinduzierte Dissoziation mit Argon- oder Xenongas

Ionenmobilitätstrennung: travelling wave Röhre zur Auftrrennung nach Kollisionsquerschnitt

Das System verwendet Elektrospray, um Proteine intakt und in ihrem gefalteten Zustand sowie nicht-kovalente Proteinkomplexe aus einer wässrigen Pufferlösung in die Gasphase zu übertragen, ohne dass es zu Dissoziation oder Fragmentierung kommt. Diese massenspektrometrische Technik wird als „Native MS“ bezeichnet und ermöglicht die Untersuchung der Bindungsaffinität und Stöchiometrie von Protein-Protein- oder Protein-Ligand-Komplexen sowie die Bestimmung der präzisen Molekülmassen der einzelnen Komponenten eines komplexen Systems. In den letzten Jahren hat sich Native MS zu einer wichtigen ergänzenden Methode zu bestehenden strukturellen biologischen Analysetools entwickelt. Darüber hinaus wurde Native MS erfolgreich mit Ion Mobility Spectrometry (IMS) in der Gasphase kombiniert. Bei dieser Technik werden Ionen in Form von Paketen durch ein mit Stickstoff gefülltes Driftrohr geleitet. Da größere Ionen bei Kollisionen stärker abgebremst werden als kleinere, lässt sich ein Driftzeitspektrum aufzeichnen. Durch den Vergleich der Driftzeiten von Proteinen bekannten Kollisionsquerschnitten (CCS), kann der CCS eines Analyten abgeschätzt werden. Dies erlaubt es,  Konformationsänderungen zu identifizieren, die durch Ligandenbindung oder Mutationen induziert werden, und die Entfaltung von Proteinen bei schrittweiser Kollisionsaktivierung zu überwachen.

Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)

In unserem Labor verfügen wir über mehrere unterschiedlich konfigurierte Dionex/Thermo Ultimate 3000 HPLC-Systeme. Die offline betriebenen Systeme (d.h. nicht direkt mit einem Massenspektrometer gekoppelt) bieten Durchflussraten im Bereich von Mikrolitern bis Nanolitern. In Kombination mit verschiedenen analytischen Säulen werden diese Systeme für die Reversed-Phase (RP)- oder Größenausschluss-Chromatographie von intakten Proteinen oder Peptiden nach enzymatischem Verdau eingesetzt. Die LC-Systeme sind zudem mit einem Probentellermodul ausgestattet, das das Sammeln der chromatographischen Fraktionen ermöglicht.

Die online betriebenen HPLC-Systeme arbeiten mit Durchflussraten im Nanoliterbereich, die für eine stabile Elektrospray-Ionisierung erforderlich sind. Diese Systeme verfügen über ein Doppelventilsystem, das das parallele Laden der Probe auf eine der beiden Vorsäulen ermöglicht, während die andere Vorsäule gleichzeitig gewaschen und konditioniert wird.

Vanquish Neo UHPLC

Flussraten: 1 nL/min – 100 µL/min (empfohlen: 100 nL/min – 100 µL/min)

Maximaler Druck: Bis zu 1.500 bar

Gradientenvolumen: <0,5 µL in der Nano-Direktinjektionskonfiguration

Probenaufgabe: Direktinjektion oder Trap-and-Elute mit Rückwärts- oder Vorwärts-Elution

MS-Kopplung: Kompatibel mit Massenspektrometrie-Systemen

Das Vanquish Neo UHPLC-System ist für Anwendungen im Bereich Nano-LC-MS ausgelegt und bietet einen breiten Flussratenbereich sowie hohe Druckstabilität. Die aktive Flusskontrolle sorgt für präzise Retentionszeiten und stabile Gradienten. Ein automatisches Spülsystem reduziert Carryover, während die SmartInject-Technologie Druckschwankungen minimiert, um die Lebensdauer der Säule zu verlängern. Das System unterstützt verschiedene Injektionsmodi, darunter Direktinjektionen und Trap-and-Elute-Strategien, und ermöglicht die Verarbeitung geringer Probenmengen durch Vial Bottom Detection. Mit einer intuitiven Benutzeroberfläche (Vanquish User Interface, VUI) bietet das System direkte Steuerungsoptionen, Systemüberwachung und Wartungsfunktionen.

UltiMate 3000 RSLCnano

Flussraten: 50 nL/min – 1.000 nL/min

Maximaler Druck: Bis zu 900 bar (ProFlow-Flowmeter)

Säulenkompatibilität: Nanosäulen (75 µm I.D.)

Probenaufgabe: Direktinjektion oder Vor-Konzentration mit Trapping-Säulen

MS-Kopplung: Optimiert für die Kopplung mit Thermo Scientific Massenspektrometern

Das UltiMate 3000 RSLCnano von Thermo Scientific ist ein hochentwickeltes UHPLC-System für anspruchsvolle proteomische Analysen. Es ermöglicht präzise und reproduzierbare Trennungen mit extrem niedrigen Flussraten und höchster Empfindlichkeit. Dank der ProFlow-Technologie bietet das System eine exakte Flusskontrolle, wodurch Gradientenstabilität und Reproduzierbarkeit maximiert werden. Die nanoViper-Fittings gewährleisten totvolumenfreie Verbindungen für eine optimale chromatografische Performance. Das System ist mit einer Vielzahl von Trapping- und Trennsäulen kompatibel, um sowohl direkte Injektionen als auch Probenvor-Konzentrationen zu ermöglichen.

Laborautomation

Agilent Bravo

Plattformkapazität: 9 Positionen für 96-, 384- und 1536-Well-Mikroplatten

Pipettierköpfe: Austauschbare Einwegspitzen- und AssayMAP-Köpfe

Injektionsvolumen: 0,05 – 250 µL (je nach Kopfkonfiguration)

Gripper-Funktion: für automatisierte Plattenbewegung

Steuerung: VWorks-Software für Protokollerstellung und Gerätesteuerung

Die Agilent Bravo Plattform ist ein vielseitiges Liquid-Handling-System für Hochdurchsatzanwendungen in der Proteomik. Dank der neun Positionen auf dem Arbeitsdeck ist die Bravo-Plattform flexibel für verschiedene Pipettiervorgänge einsetzbar. Mit den austauschbaren Liquid-Handling-Köpfen können sowohl Einwegspitzen für Standardanwendungen als auch der AssayMAP-Kopf für kartuschenbasierte Assays genutzt werden.Die VWorks-Software ermöglicht eine präzise Steuerung der Plattform, einschließlich Teachpoint-Kalibrierung für wiederholbare Pipettierprozesse. Ein Gripper erlaubt die automatisierte Bewegung von Mikroplatten innerhalb des Decks. Die Bravo Plattform eignet sich für den Einsatz in einer Vielzahl von Laboranwendungen, von der Probenvorbereitung bis zur Hochdurchsatz-Screening-Analyse.