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Chemische Modifikationen zur Erweiterung der Proteomanalyse

Europäische Forscher entwickelten eine Methode zur chemischen Modifizierung von Peptiden mithilfe der so genannten Arginylierung. Die Methode verbessert die Nachweisgenauigkeit für Peptide und bietet neue Möglichkeiten, wichtige Bindungsstellen im erkrankten und gesunden Zustand zu analysieren.
Chemische Modifikationen zur Erweiterung der Proteomanalyse
Die Hochdurchsatzanalyse von Proteinen (Proteomik) hat die moderne biologische Forschung revolutioniert, da nun Proteinkomponenten von Zellen oder Geweben verglichen werden können. Da Proteine die funktionelle Basis jedes lebenden Organismus sind, sind Proteomanalysen ein wichtiges Werkzeug, um gestörte Proteinsignalwege als Krankheitsursachen aufzudecken.

Das EU-finanzierte Forschungsprojekt 'Detecting protease substrates using unnatural amino acids' (TAGGING PROTEOLYSIS) wandte die Arginylierung für proteomische Analysen an. Beim enzymatischen Prozess der Arginylierung wird eine basische Aminosäure an das N-terminale Ende eines Peptids angehängt, was sich für Proteomanalysen mittels Elektrospray-Massenspektrometrie eignet, bei der ein Proton an ein Peptid angehängt wird, normalerweise an eine basische Aminosäure.

Basische Rückstände am C-terminalen Ende eines Peptids können während der Trypsinaufspaltung generiert werden, aber das N-terminale Ende besitzt normalerweise keine basischen Aminosäuren. Neben Erhöhung des Ladung des Peptids könnte die Konjugation einer Arginyleinheit an das N-terminale Ende eines Peptids für den Nachweis kürzerer Peptide genutzt werden.

Weiterhin ermöglicht die Kombination der Ladung am N-terminalen Ende mit einem basischen Rückstand am C-terminalen Ende eine zweigerichtete Peptidsequenzierung. Auf diese Weise konnten Phosphorylierungsstellen an Peptiden ermittelt werden, die die Signalkaskade beeinflussen und mit Rückschlüsse auf Progression und Prognose einer Erkrankung zulassen.

Die Arginylierungsmethode kann die chemische Synthese von Peptiden vereinfachen, insbesondere die Synthese von Peptiden mit sowohl N- als auch C-terminalen basischen Aminosäuren. Weiterhin könnte sie die klinische Diagnose verbessern, und zwar mittels spezifischer ELISA-Assays für den Nachweis gestörter Phosphorylierungsstellen.

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