Zusammenfassung
Unter Proteomik versteht man heute die Anwendung von Hochdurchsatz-Technologien zur
Identifikation der Proteinzusammensetzung eines definierten Systems. Der Arbeitsablauf
in der Proteomik umfasst die Probenvorbereitung, Probentrennung, Quantifizierung und
letztendlich die Identifizierung von Proteinen. Aufgrund der Komplexität verschiedener
Proteinspezies und des großen dynamischen Bereiches, in denen diese vorkommen können,
sind adäquate Untersuchungstechniken erforderlich. Eine dieser Techniken besteht darin,
mit einem Standardverfahren - der 2-dimensionalen Gel-Elektrophorese (2-DE)- zunächst
Proteine aus Zellextrakten anhand ihrer Ladung und ihres Molekulargewichts in einzelne
Proteinspots zu trennen. Nach dieser Auftrennung können die Proteine in Peptide gespalten
und isolierte Proteinkomponenten mit Hilfe von Laser-unterstützter Massenspektroskopie
(MALDI-TOF) untersucht werden. Anhand des Masse/Ladungs-Verhältnis der einzelnen Peptidfragmente
kann man durch einen Datenbankvergleich die Identität der Ausgangs-Proteine ermitteln.
Der Einsatz der Proteomanalyse im Hinblick auf die Identifikation krankheitsassoziierter
Moleküle oder von Expressionsmustern in unterschiedlichen Gewebetypen steht derzeit
erst am Anfang, da die Standardisierung dieser Techniken eine große Herausforderung
darstellt. Dennoch stellt die Proteomanalyse einen vielversprechenden Ansatz dar,
ein holistisches Bild vom Zustand einer Zelle zu entwerfen. Verglichen mit Analysen
auf RNA-Ebene, den so genannten Transkriptomstudien, ergeben sich folgende Vorteile:
(1) nur mit Proteomanalysen können posttranslationale Modifikationen, wie z. B. Phosphorylierung
von Proteinen, die am Zellzyklus oder Signaltransduktionswegen beteiligt sind, erkannt
werden, (2) RNA-Mengen in einer Zelle korrespondieren nicht notwendigerweise mit den
respektiven Proteinmengen, (3) Feedback-Mechanismen innerhalb komplexer Stoffwechselwege
können die Proteinaktivität ohne erkennbare Veränderungen auf der DNA- oder RNA-Ebene
beeinflussen.
Abstract
Proteomics can be defined as functional analysis of the full set of proteins by high-throughput
technologies in a given system. The workflow of proteomics is a multi-step process
comprising sample preparation, separation, quantification and identification of proteins.
Due to the high complexity of different protein species and the wide dynamic range
of protein amount within a cell system it is necessary to apply appropriate analysis
methods. One approach is to separate proteins first by two-dimensional gel electrophoresis
(2-DE) according to charge and molecular weight. Proteins are then fragmented and
analyzed using matrix-assisted laser desorption ionisation time-of-flight mass spectrometry
(MALDI-TOF MS). Identification of proteins can be achieved by comparing the mass/charge-ratios
of these peptides to respective databases. Proteome analysis with respect to the identification
of disease-associated patterns of molecules in different tissues is in the early stages,
because standardisation of these techniques often remains to be established. However,
proteome analyses is a promising tool to obtain holistic insights into the physiological
status of a cell or cellular system. Compared to RNA-based studies some advantages
are obvious: (1) post-translational modifications, e. g. phosphorylation, contributing
to the activity status can be detected at the protein level only, (2) RNA-levels do
not necessarily coincide with protein levels for a particular gene, (3) feedback-mechanisms
within regulatory pathways can control protein activity without measurable changes
in mRNA content.
Schlüsselwörter
Proteomik - 2-D-Gel-Elektrophorese - Massenspektroskopie - Krebsforschung
Key words
Proteomics - 2-D gel electrophoresis - mass spectrometry - cancer
References
angelika.eggert@uni-essen.de
