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Forschung 13. Februar 2017

Revolution in der Proteomik

ProteomeTools. Unter Leitung der TU München haben Wissenschaftler eine Bibliothek mit praktisch allen Proteinen des menschlichen Proteoms erstellt. Diese Datenbank soll etwa in der Arzneimittelforschung und der personalisierten Medizin verwendet werden.

In einer in Nature Methods online veröffentlichten Arbeit berichten die Forscher des ProteomeTools ( www.proteometools.org ) unter Leitung von Prof. Dr. Bernhard Küster vom Lehrstuhl für Proteomik und Bioanalytik der TU München (TUM) über die Erstellung einer Substanzbibliothek, die mehr als 330.000 Referenzpeptide umfasst. Diese wird kurz PROPEL genannt, was für ProteomeTools Peptide Library steht. „Alle Proteine des menschlichen Proteoms sind darin zum aktuellen Zeitpunkt abgebildet“, sagt Küster.

Ferner wurden die Peptide für den aktuellen Stand des ProteomeTools-Projekts mittels multimodaler mit Flüssigchromatografie gekoppelter Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) analysiert. „So ist eine Sammlung aus Millionen Referenzspektren mit sehr hoher Qualität entstanden“, sagt Küster, Koordinator des Projekts – „wir nennen sie PROSPEC – das ist eine Abkürzung von ProteomeTools Spectrum Compendium.“

„Durch die Darstellung des menschlichen Proteoms über synthetische Peptide werden einige der aktuellen Probleme mit der Identifizierung und Quantifizierung von Proteinen gelöst“, erläutert Küster. Mit den nun in diesen Bibliotheken enthaltenen Daten können Wissenschaftler – etwa aus der medizinischen Forschung – systematisch das Vorhandensein einzelner Proteine in menschlichen Proben auch bei schwacher Datenlage verifizieren.

Daneben können sie Vorhersagen darüber treffen, wie sich Peptide während der Flüssigchromatografie und Tandem-Massenspektrometrie verhalten und dadurch neue Messmethoden für „schwierige“ Proteine aufbauen.

Die Daten sind frei verfügbar

„ProteomicTools begann als Gemeinschaftsprojekt, das Partner aus Wissenschaft und Industrie zusammenbringen sollte, um im Bereich der Proteomanalyse wichtige Fortschritte anzustoßen“, sagt Küster. Das Konsortium aus TUM, JPT Peptide Technologies (JPT), SAP und Thermo Fisher Scientific stellt daher die enorme Datenmenge des Projekts der Wissenschaftsgemeinschaft über die Datenanalyseplattform ProteomicsDB ( www.proteomicsdb.org ) und das Archiv PRIDE ( www.ebi.ac.uk/pride ) frei zur Verfügung, um Wissenschaftler zu unterstützen und die weltweite Zusammenarbeit im Gebiet der Proteomik zu fördern.

„Die Bibliotheken von Peptiden und Spektren des ProteomeTools-Projekts ermöglichen uns nun, neue und verbesserte Geräte, Software und Arbeitsabläufe für die Proteomik zu entwickeln“, sagt Küster. Die Anwendung der Proteomik sowohl in der Wissenschaft als auch in der Medizin könne dadurch substanziell verbessert werden.

Am Ende wird es mehr als eine Million Referenzpeptide geben

Im weiteren Verlauf wird das ProteomeTools-Projekt insgesamt mehr als eine Million Peptide sowie die entsprechenden Spektren erzeugen. Dabei liegen die künftigen Schwerpunkte auf Krebsmutationen und durch post-translationale Modifikationen veränderte Proteine wie etwa der Phosphorylierung. Derartige Veränderungen beeinflussen oftmals die Funktionsweise von Proteinen und können zu verschiedenen Erkrankungen führen.

„Die Bereitstellung aller Daten für die Öffentlichkeit bietet eine ausgezeichnete Gelegenheit für eine Nutzung dieser Quelle, die weit über die Möglichkeiten eines einzelnen Labors hinausgeht“, sagt Koordinator Küster. „Wir ermuntern jetzt die globale Forschungsgemeinschaft, uns weitere, biomedizinisch interessante Peptidsätze vorzuschlagen oder LC-MS/ MS-Daten auf Plattformen zu erzeugen, die dem ProteomeTools-Konsortium bislang nicht zur Verfügung stehen.“

Das dreijährige Kooperationsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie von JPT Peptide Technologies, SAP, Thermo Fisher Scientific und der TUM gefördert.

Originalpublikation:

Daniel P. Zolg et al., Building ProteomeTools based on a complete synthetic human proteome, Nature Methods, 01/2017.

DOI 10.1038/nmeth.4153

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