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3 Forschung
GABI-LAPP – LARGE-SCALE AUTOMATED
PLANT PROTEOMICS IN GABI
Eine Plattform für Technologie-Entwicklung · Zusammengefasst von Babette Regierer,
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Im Rahmen der Technologieplattform GABI-
LAPP wird für die pflanzliche Genomforschung
Technologie für die Hochdurchsatzanalyse im
Proteomics-Bereich entwickelt. Das LAPP-Projekt
wird am Ende der Förderperiode eine breite
Basis an technologischen Ressourcen für die
wissenschaftliche Arbeit an Pflanzen zur Verfügung
stellen. Die Methoden werden zunächst an
der Modellpflanze Arabidopsis thaliana entwickelt,
die Ergebnisse stellen jedoch die Grundlage
für angewandte Forschung an Nutzpflanzen,
wie z.B. Gerste, dar. Eine zentrale Aufgabe
für alle LAPP-Teilprojekte ist die Entwicklung
von Hochdurchsatztechnologie für unterschiedliche
Arten von Proben und Ansätzen. Diese Entwicklungen
sollen die genomweite Analyse von
DNA, RNA und Proteinen sowie die Aufklärung
von deren Interaktionen ermöglichen. Ausgehend
von Arabidopsis werden unterschiedliche
Arten von Daten in einer Datenbank erfasst, um
durch deren Integration ein großes Potential für
angewandte Forschung sowie für Data-Mining
zur Verfügung zu stellen. Die LAPP-Teilprojekte
sind hauptsächlich am Max-Planck-Institut für
molekulare Genetik in Berlin in der Abteilung
von Prof. Hans Lehrach angesiedelt.
CATMA – Complete Arabidopsis
Transcript MicroArray
(Wilfried Nietfeld, Lajos Nyarsik,
Stefanie Albrecht)
Die meisten eukaryotischen cDNA-Klone,
die für die Herstellung von Arrays verwendet
werden, wurden auf der Basis von Expressed
Sequence Tags (ESTs) identifiziert, die jedoch
meistens nur einen Teil der eigentlichen Proteine
repräsentieren. In den meisten Fällen ist die vollständige
Sequenz noch unbekannt und deshalb
bisher noch nicht einsetzbar, um optimale
genspezifische Hybridisierungsresultate auf
DNA-Arrays zu erhalten. Zudem decken die
bekannten ESTs noch nicht alle bereits identifizierten
Gene der Genome von Modellorganismen
ab. Mit Hilfe der Bioinformatik können
jedoch sog. ‚Gene Specific Tags’ (GSTs) aus den
bereits bekannten Genomen von verschiedenen
Modellorganismen identifiziert werden, die meistens
kurze Oligonukleotide darstellen. Diese
kurzen Oligonukleotide sind zwar für die Microarray-Produktion
verwendbar, erlauben aber
nicht deren Einsatz für weitere Experimente, z.B.
im Proteomics-Bereich. Um diesen Einschränkungen
zu entgehen, wurde eine Kollektion von
qualitativ hochwertigen GSTs angelegt, die ca.
25.000 Arabidopsis-Gene umfassen und für die
Herstellung von Microarrays, aber auch für andere
Ansätze im Bereich der funktionellen Genomforschung
verwendet werden können. Um die
GST-Kollektion so schnell wie möglich zur Verfügung
stellen zu können, wurde das europäische
Kooperationsprojekt CATMA (Complete Arabidopsis
Transcript MicroArray) initiiert. Im Rahmen
dieser Kooperation werden die GSTs, die
eine Länge von 150 bis 500 Basenpaaren haben,
ausgewählt und amplifiziert. Diese werden dann
für die Produktion von Microarrays eingesetzt
und als Ressource für Genexpressionsanalysen
für andere GABI-Projekte zur Verfügung gestellt.
Da bis heute nur eine geringe Anzahl an Arabidopsis-Genen
experimentell in ihrer Funktion
bestimmt worden ist, wurde innerhalb des
CATMA-Konsortiums eine Neu-Annotation der
fünf Chromosomen von Arabidopsis vorgenommen,
welche die Basis für die GST-Auswahl darstellt.
Die Annotation ist automatisiert worden
und basiert auf AGI und der neuentwickelten
Software EuGène (Schieix et al., 2001; beschrieben
von Rouzé und Mitarbeitern bei Pavy
et al., 1999). Die CATMA-Datenbank (www.
catma.org/database/login.html) enthält alle
GST-relevanten Informationen, z.B. Genannota-
Abb 1: Eine komplexe Hybridisierung eines cDNA
Arrays von A. thaliana: Die mRNA von A. thaliana
Blatt- und Blütenproben wurde mit zwei unterschiedlichen
Farbstoffen, Cy3 und Cy5, markiert. Die so
hergestellten Proben wurden aufgereinigt und für
die Hybridisierung auf dem Array eingesetzt.