Automatisierung der Quantifizierung von Protein-Phosphorylierung ohne Verwendung schwerer Isotope für die Proteomforschung mit Massenspektrometrie

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Die Proteomik ist die Lehre von der Gesamtheit aller Proteine, die sich zu einem gegeben Entwicklungs- oder Aktivitätsstadium in einer Zelle oder einem Organismus befinden. Die Proteomik trägt zu einem besseren Verständnis der Funktion von Zellen oder Organismen bei und verspricht damit, auch der Schlüssel zu neuen diagnostischen Verfahren zu sein, und Ansatzpunkte für neue therapeutische Verfahren zu liefern, insbesondere für die Behandlung von Krebs. Die Massenspektrometrie hat sich zum wichtigsten Werkzeug der Proteomik entwickelt; es handelt sich dabei um ein analytisches Verfahren, welches die Sequenzierung oder Identifizierung von Protein (-fragmenten) mit bisher unbekannter Sensitivität erlaubt. Leider ist die Massenspektrometrie bisher keine quantitative Technik, d.h. wenn die Menge eines Stoffes ermittelt werden soll, sind „nasschemische Experimente mit schweren Isotopen erforderlich. Von besonderem Interesse ist die Quantifizierung beim Studium sogenannter „post-translationaler Modifikationen . Diese häufig einfachen chemischen Modifikationen eines Proteins können seine Aktivität komplett verändern, und sie können Ereignisse wie Zellteilung oder -tod signalisieren oder auslösen.Die hier vorgeschlagene Innovation ist die Entwicklung einer zuverlässigen Prozedur, welche automatisch die modifizierten und unmodifizierten Versionen eines Proteinfragmentes im Massenspektrum identifiziert; welche deren scheinbare Häufigkeit in einer Zeitreihe von Experimenten misst; welche dann mittels einer rechnerischen Normalisierung für zufällige Variationen zwischen den Experimenten korrigiert; und welche so schließlich die Bestimmung des Ausmaßes von Modifikationen erlaubt, ohne auf schwere Isotope zurückzugreifen. Zu diesem Zweck werden wir vorhandenes (bio-) chemisches Wissen mit Methoden aus der Signalverarbeitung und Mustererkennung kombinieren.