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

• Applicant: Professor Dr. Fred A. Hamprecht
• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 48534466

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

Die Proteomik betrachtet die Gesamtheit aller Proteine, die sich zu einem gegeben Entwicklungs- oder Aktivitätsstadium in einer Zelle oder einem Organismus befinden. Damit trägt sie zu einem besseren Verständnis der Funktion von Zellen oder Organismen bei und verspricht damit, ein 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. Im Rahmen des Projektes wurden rechnergestützte, statistische Verfahren entwickelt, die die automatisierte und robuste Quantifizierung von Proteingemischen erlauben, ohne Vorwissen über deren Zusammensetzung vorauszusetzen. Hierfür wurden Modelle zur Darstellung von verschiedenen Proteinfragmenten geschätzt und deren optimale, gewichtete Kombination ermittelt. Gleichzeitig wurde auch eine Anwendung des Verfahrens auf Experimente mit Proteinen, die mit verschiedenen schweren Isotopen markiert worden sind, möglich. Biologisch stand hierbei die Quantifizierung sogenannter „post-translationaler Modifikationen“ im Vordergrund. Diese häufig einfachen, chemischen Modifikationen eines Proteins können seine Aktivität komplett verändern und können Ereignisse wie Zellteilung oder –tod signalisieren oder auslösen. Im Rahmen dieses Projektes wurden insbesondere die Quantifzierung von Phosphorylierungen, einer speziellen „post-translationaler Modifikation“, untersucht, und über Ähnlichkeiten der Phosphorylierungsvorgänge von verschiedenen Proteinen mögliche Proteininteraktionen identifiziert. Das Projekt hat die automatische Auswertung und Quantifizierung von Massenspektrometrie-getriebenen Proteomikexperimenten vorangetrieben.

Publications

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• Estimating the Confidence of Peptide Identifications without the Need for Decoy Databases. (Analytical Chemistry)
  BY Renard, W Timm, M Kirchner, FA Hamprecht, H Steen
  
• Simultaneous Multiple Alignment for LC/MS Peak Lists
  BM Voss, BY Renard, M Hanselmann, M Lindner, A Kreshuk, U Koethe, H Steen, JAJ Steen, M Kirchner, FA Hamprecht