NanoLC-ESI-MSMS für Bottom-up Proteomik

• Fachliche Zuordnung: Mikrobiologie, Virologie und Immunologie
• Förderung: Förderung in 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564838960

Die Proteomik ist ein weites Feld und eine der Säulen der Systembiologie. Wir nutzen die Proteomik vor allem für das systemische Verständnis von Wirt-Pathogen-Interaktionen bei bakteriellen und viralen Infektionen und für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze zur Behandlung multiresistenter Erreger, z.B. für die Identifizierung von Targets für neue Antiinfektiva und Antikörper-basierte Ansätze. Der Schwerpunkt liegt auf der Bottom-up-Proteomik zur Identifizierung und relativen Quantifizierung von Proteinen (label-free, SILAC, TMT) in hochkomplexen Proteinproben. Ein besonderer Fokus liegt auf der Identifizierung und Quantifizierung von kleinen Proteinen und Proteoformen. Da diese oft nur durch ein einziges Peptid identifiziert werden können, sind hochaufgelöste MS2-Spektren, hohe Massengenauigkeit und lange, ununterbrochene Fragment-Ionenreihen erforderlich, um eine de novo Sequenzierung dieser Peptide zu ermöglichen. Weitere wichtige Ansätze sind die Analyse posttranslationaler Modifikationen (z.B. Phosphorylierung), die Charakterisierung spezifischer Proteinkomplexe, die während der Infektion gebildet werden, durch Cross-Linking-MS, die Interaktion von Proteinen mit Metaboliten und Proteinen durch thermisches Proteom-Profiling und die Feinkartierung von Epitopen für spezifische therapeutische Antikörper. Diese Anwendungen erfordern eine Kombination aus hochauflösender Nano-Flüssigkeitschromatographie, gekoppelt an ein Massenspektrometer mit hoher Empfindlichkeit (< 1 pg), hoher Auflösung und Massengenauigkeit (≥ 50.000; < 5 ppm), qualitativ hochwertigen MS2-Spektren mit einer Abtastrate von mindestens 10 Hz und einem großen dynamischen Messbereich (mindestens drei Größenordnungen). Zusätzlich ist eine DDA-Datenerfassung erforderlich, um Spektren eindeutig einzelnen Peptiden zuzuordnen und die Existenz kleiner Proteine, die noch nicht in Genomannotationen enthalten sind, proteogenomisch nachzuweisen. Für hochkomplexe proteomische (z.B. metaproteomische) Analysen ist eine hohe Kapazität für MS2-Spektren von Vorteil. Die vorhandene Ausstattung, bestehend aus einer nanoAQuity UPLC und einem LTQ Orbitrap Velos pro MS, die vor mehr als 13 Jahren installiert wurde, erfüllt diese Anforderungen nicht mehr und soll durch ein neues nanoLC-ESI-MSMS-System ersetzt werden. Die hier beantragte Kombination von NanoLC, Elektrospray-Ionisation und Tandem-MS ist sehr leistungsfähig und hervorragend geeignet, um auf Proteinebene die molekularen Prozesse zu analysieren, die es Mikroorganismen ermöglichen, sich erfolgreich an die Wirtsumgebung anzupassen, sich vor dem Immunsystem des Wirtes zu schützen und Antibiotika erfolgreich zu widerstehen. Die gewonnenen Daten werden unser Verständnis der Virulenz- und Resistenzmechanismen wichtiger Krankheitserreger erheblich verbessern, was für die Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Ansätze von entscheidender Bedeutung ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: NanoLC-ESI-MSMS für Bottom-up Proteomik
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiterin: Professorin Dr. Susanne Engelmann