Integrierte Proteomik und Lipidomik Plattform

• Antragstellerinnen: Laura Bindila, Ph.D.; Dr. Ute Distler
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446605368

Das Hauptziel des Schwerpunktprogrammes umfasst die Aufklärung konvergent entwickelter Wege zum Wirtzellaustritt, die von intrazellulären Pathogenen mit Relevanz für die menschliche Gesundheit genutzt werden. Die hier vorgestellte Plattform stellt den Mitgliedern des SPP neuste massenspektrometrische Technologien zur quantitativen Proteom- und Lipidomanalyse zur Verfügung. Die Bereitstellung umfassender quantitativer Datensätze mit hoher Proteom- und Lipidomabdeckung ermöglicht es dem SPP, molekulare Mechanismen zu entschlüsseln, die das pathogenspezifische Exit-Programm auf Proteom- und Lipidomebene auslösen, regulieren und synchronisieren. Teilprojekt 1 (SP1 - Distler) stellt modernste massenspektrometrische Technologien und Infrastruktur zur Durchführung quantitativer Proteomanalysen bereit. Dies umfasst optimierte Protokolle zur Probenvorbereitung, die Generierung hochwertiger markierungsfreier quantitativer Proteomikdatensätze sowie den Zugang zu Programmen und die Expertise zur bioinformatischen Auswertung der Daten. SP1 ist mit sechs hochauflösenden Massenspektrometern der neuesten Generation ausgestattet, darunter vier Geräte der timsTOF-Serie von Bruker und zwei Orbitrap Instrumente von Thermo Fisher Scientific. Durch den Einsatz quantitativer Proteomik wird SP1 das SPP dabei unterstützen, dynamische Prozesse während der Infektion und dem Erregeraustritt, die durch Änderungen im Proteom hervorgerufen werden zu charakterisieren. Zudem werden in SP1 Veränderungen posttranslationaler Modifikationen bestimmt, die durch die Aktivierung spezifischer Signalwege bei Pathogenaustritt induziert werden. Die Analyse interagierender Proteine ermöglicht es, die wichtigsten molekularen Mediatoren und Effektoren beim Wirtzellaustritt zu identifizieren. Teilprojekt 2 (SP2 - Bindila) stellt dem SPP eine Plattform sowie die Expertise zur gezielten und ungezielten Lipidomanalyse bereit. Zur ungezielten Lipidomanalyse stehen zwei Massenspektrometer der neusten Generation (Bruker timsTOF-Serie) zur Verfügung, welche gemeinsam mit entsprechenden Softwarelösungen zur Lipididentifikation und -quantifizierung zum Einsatz kommen. Die 4D-Lipidomik, welche Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie mit der Ionenmobilitätsspektrometrie koppelt, sowie die 3D-Lipidomik mit integrierter, matrixunterstützter Laserdesorption ermöglichen eine umfassende Charakterisierung der Veränderungen des Lipidoms in Wirtzellen, Pathogenen und Organellen bei Infektion und Pathogenaustritt. Zur gezielten, hypothesengelenkten Lipidomanalyse werden spezifische Lipidassays auf einem QTRAP-Instrument entwickelt, die es ermöglichen selbst niedrig abundante Lipidspezies, die für den Infektionsverlauf und die Pathogenaustritt verantwortlich sind, mit hoher Sensitivität und Spezifität zu erfassen. In der zweiten Förderperiode werden wir dem Konsortium zudem ein Protokoll bereitstellen, das es ermöglicht, integrierte Proteom- und Lipidomanalysen aus demselben Probenmaterial durchzuführen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2225: Wirtszellaustritt intrazellulärer Pathogene