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ständen unverändert, aber aufgrund von Migrationsunterschieden

in den Gelen verschoben sind (Abb. 6). Die Entwicklung neuer

Bioinformatik-Lösungen für die Proteomforschung, zu denen auch

Bildauswerte-Programme der nächsten Generation gehören, wird

eine Hauptzielsetzung in dem unter Federführung des Proteom-

Zentrum Rostock neu errichteten Landesforschungsschwerpunkt

Mecklenburg-Vorpommern „Genomorientierte Biotechnologie“ sein.

Abb. 6: Überlagerung zweier 2D-Gele (Ampholytgele) mit unterschiedlichen

Proteinexpressionsmustern aus zwei unterschiedlichen Zellkulturen.

In beiden Gelen übereinstimmende Proteinspots sind durch Vektoren verbunden.

Proteinspots, die nur in einem der beiden Gele erscheinen sind

schwarz hervorgehoben.

Abhilfe schaffen hier die seit kurzem kommerziell erhältlichen „Spot-

Picking Robot“-Geräte, die sehr präzise Proteinspots bzw. deren

Kern aus der Gelmatrix herausstanzen können (Abb. 5). Ein weiterer

Vorteil des Einsatzes von automatisierten „Spot-Picking Robot“-

Systemen ist die dadurch erreichbare Reduzierung an Proteinkontaminationen

(z.B. Keratine aus der Haut oder Wollkleidung), die die

massenspektrometrische Identifizierung von Proteinen mit hoher

Nachweisempfindlichkeit, wie sie in der Proteomforschung erforderlich

ist, ansonsten verhinderten. Die „Spot-Picking Robot“-Geräte

der ersten Generation arbeiten zuverlässig mit Kamerasystemen,

die ausreichend intensiv gefärbte Proteinspots im sichtbaren Bereich

detektieren.

Für die Untersuchung von fluoreszenzgefärbten Proteinspots und

somit auch für die Analyse gering exprimierter Proteine wurde im

Proteom-Zentrum Rostock ein Verfahren entwickelt, wodurch die

Koordinaten aus den Fluoreszenzscan-Bildern per Bildanalyse-Software

(vgl. Abb. 6) semi-automatisch ermittelt und dem „Spot-Picking

Robot“-Gerät auf elektronischem Wege zur präzisen Exzision der

Proteinspots aus dem Gel übertragen werden. Vielversprechend für

die Automatisierung des „Spot-Pickings“ fluoreszenzgefärbter Proteine

ist das im Endstadium der Realisierung stehende System mit

integrierter Fluoreszenzdetektionsoptik der Firma Herolab

(www.herolab.de), das zusammen mit dem Proteom-Zentrum Rostock

im Rahmen des BMBF-Leitprojektverbundes „Proteom-Analyse

des Menschen“ entwickelt und für die klinische Proteomforschung

eingesetzt werden wird. Auch für die Software-unterstützte

Quantifizierung von Proteinspots im Gel bietet die Fluoreszenzfärbung

aufgrund des oben erwähnten hohen dynamischen Bereichs

deutliche Vorteile.

Die mit Fluoreszenzdetektionssystemen verbundenen höheren Anforderungen

an bestehende Bildauswertungs-Programmsoftware 14

umfaßt unter anderem die Entwicklung neuer „Peak-matching“-

Algorithmen, mit deren Hilfe Proteinspots aus mehreren Gelen einund

desselben Proteinexpressionsmusters mit Proteinspots mehrerer

Gele eines zweiten Proteinexpressionsmusters überlagert werden

können. Das Ziel ist, die durch Vergleich zweier unterschiedlicher

Expressionszustände in ihrer Expression veränderten Proteinspots

von solchen zu unterscheiden, die in beiden Expressionszu-

Ausblick

Zusammenfassend kann man feststellen, daß eine Reihe von Methoden

zur Präparation von Proteomen aus Geweben entwickelt wurden,

die für die klinische Proteomforschung adaptierbar sind und

wovon sich einige im Proteom-Zentrum Rostock bereits in der routinemäßigen

Anwendung bewähren. Der Einsatz neuester Entwicklungen

und Verbesserungen aus dem gerätetechnischen Bereich, etwa

von neuen fluoreszenzbasierten Detektionsmethoden, erfordert jedoch

die ständige Optimierung von Arbeitsprotokollen für die effiziente

Präparation klinischer Proben.

Die moderne Proteomforschung ist durch intensive Kooperationen

zwischen sich spezialisierenden Wissenschaftsdisziplinen bestimmt

und eröffnet insbesondere durch die als Schlüsseltechnologie zu

verstehende massenspektrometrische Proteinstrukturanalytik einen

neuen wissenschaftlichen Ansatz zur Lösung medizinisch relevanter

Fragestellungen. Dabei sind umfassende Kenntnisse über Identität

der an komplexen zellulären Vorgängen beteiligten Biomakromoleküle

sowie über deren dreidimensionalen Strukturen von entscheidender

Bedeutung. Großes Anwendungspotential besitzen daher

neue chemisch-analytische, insbesondere auf der Massenspektrome

|transkript LABORWELT Nr. 4/2000 | 11

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