nano/µ-HPLC-MS-System für die Discovery- und Hochdurchsatz-Proteomanalyse

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510957753

Schlüsseltechnologie für die Proteomik ist die Kombination von Flüssigkeitschromatographie (LC) und Massenspektrometrie (MS), mit der mehrere tausend Proteine in einer komplexen Probe identifiziert werden können. Ziel des MPCs und den weiteren Nutzern/Kooperationspartnern ist es, Gesundheits- und Krankheitszustände für ein generelles Verständnis von zugrundeliegenden Mechanismen auf Proteinebene systematisch zu untersuchen sowie potenzielle Proteinbiomarker für prognostische und therapeutische Zwecke zu identifizieren. Dabei liegen im Rahmen von Discovery-Studien verschiedene Fragestellungen im Fokus. a) Protein-Identifizierung: Welche Proteine werden unter den gegebenen Bedingungen in einem bestimmten Zelltyp, Gewebe oder Körperflüssigkeit gebildet? b) Protein-Quantifizierung: Welche Proteine sind differenziell exprimiert? c) Protein-Lokalisierung: Wo wird ein Protein gebildet und/oder reichert sich an? d) Funktionelle Proteomik: Wie ändert sich die Funktion eines Proteins abhängig von seiner Menge, Modifikation, Lokalisation oder seinem Netzwerk? e) Protein-Protein-Wechselwirkungen: Welche Proteine interagieren miteinander (z.B. wann und wo)? Im Bereich der klinischen Proteomik stehen oft eine große Anzahl von Patientenproben zur Verfügung, deren Analyse jedoch aufgrund der langen Analysezeit unter Verwendung einer Standard Discovery-Plattform oft nicht realisierbar ist. Voraussetzung für eine klinische Anwendung mit großer Probenanzahl ist eine Hochdurchsatz-Plattform. Dafür ist ein Massenspektrometer mit hoher Empfindlichkeit, Massengenauigkeit, Datenerfassungsgeschwindigkeit, Robustheit und Reproduzierbarkeit unerlässlich. Die größte Herausforderung bei der Identifizierung und Quantifizierung von Proteinen aus biologischen Proben ist die enorme Komplexität der Peptidgemische. Daher ist eine weitere wichtige Anforderung sowohl für Discovery- als auch Hochdurchsatz-Studien die Komplexität der Proben optimal aufzulösen, um eine hohe Proteomabdeckung zu erzielen. Um die größtmögliche Robustheit und Reproduzierbarkeit für groß angelegte Studien zu erreichen, ist die Nutzung eines LC-Systems, das Niederdruck-Probenladung und Offline-Gradientenbildung kombiniert, maßgeblich. Durch dieses System kann eine optimale Trennleistung erzielt werden, es ermöglicht die benötigten kurzen Gradienten ohne Zeitverlust bei der Probenbeladung und erhöht damit die Kapazität für die MS-Analysen. Das hier beantragte Gerät soll die Discovery-Proteomik-Plattform innerhalb des MPCs erweitern und zudem eine Hochdurchsatz-Proteomik-Plattform etablieren. Der derzeitige Mangel einer solchen kombinierten Plattform schließt die Bearbeitung zentraler Projekte aus, da der Umfang der Proben die Kapazitäten des MPCs übersteigt. Durch die Anschaffung eines für Discovery- sowie Hochdurchsatzstudien ausgelegten hochmodernen Systems wird die Infrastruktur zur Bearbeitung dieser Projekte geschaffen sowie die Qualität und Effizienz der MS-Experimente verbessert.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: nano/µ-HPLC-MS-System für die Discovery- und Hochdurchsatz-Proteomanalyse
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Leiterin: Professorin Dr. Katrin Marcus-Alic