WO2001002848A1 - Method for the multi-dimensional analysis of a proteome - Google Patents

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WO2001002848A1
WO2001002848A1 PCT/DE2000/002154 DE0002154W WO0102848A1 WO 2001002848 A1 WO2001002848 A1 WO 2001002848A1 DE 0002154 W DE0002154 W DE 0002154W WO 0102848 A1 WO0102848 A1 WO 0102848A1
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proteome
separation
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Thomas Moore
Anton Horn
Stefan Kreusch
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Thomas Moore
Anton Horn
Stefan Kreusch
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6803General methods of protein analysis not limited to specific proteins or families of proteins
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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Definitions

  • the invention relates to a method for multidimensional analysis of a proteome, in which the biological tissue is digested with the proteome to be analyzed and the proteins belonging to the proteome are separated and quantitatively determined and identified.
  • the method is used in biochemistry, in biotechnology, in medicine and in the pharmaceutical industry and serves u. a. for diagnostic purposes and for the development of biologically active substances. Special areas of application open up in basic research, for example to clarify developmental biological or cell-differentiating issues, as well as in applied research for the screening of drug banks, for the development and optimization of biologically active substances or for the differentiation between normal and pathogenic conditions in organisms.
  • a gene of the genome can a) result from different processes, different types of mRNA which code for divergent proteins, and b) the proteins resulting from them can form a multitude of extraordinarily different functioning proteins through post-translational modification. Modifications known to date include phosphorylation and dephosphorylation, limited proteolysis, acetylation, methylation, adenylation, sulfation, glycosylation [McDonald LJ et al .: Enzymatic and nonenzymatic ADP-ribosylation of cysteine, Mol Cell Biochem, 1994 Sep, 138 (1-2 ), 221-6; Baenziger JU: Protein-specific glycosyltransferases: how and why they do it !, FASEB J, 1994 Oct, 8 (13), 1019-25; Mimnaugh EG et al .: The measurement of ubiquitin and ubiquitinated proteins, Electrophoresis, 1999 Feb.
  • the cell structure, and descriptive amount is regulated in response to vertiv. and transmits the changes and information of the signals. DNA on the interactions with protein level. other cells. Quantity and activity are regulated.
  • proteome that is, the entirety of all proteins in a cell with a certain level of development and under defined environmental conditions, represents a much more dynamic representation of the physiological state of cells, organs and organisms.
  • the proteome analysis examines which parts of the genome under defined, cell-specific Conditions are expressed and modified. This led to rapidly growing interest in this area, with the consequence of increasing publication numbers (PubMed query search term: proteome; search 1 year ago: 64 entries, 2 years ago: 99 entries, 5 years ago: 122 entries), congresses and events this topic.
  • the current procedure is as follows: In a first step, the biological materials have to be digested and homogenized (with exceptions: for example in the case of serum they are in a homogeneous solution). In the second step the proteins are separated, in the third the identification and in the fourth the evaluation of the data obtained [Ben RH et al .: Two dimensional electrophoresis, The State of the art and future directions, Proteome Research, New frontiers in functionel genomics, Springer 1997 Chap, 2, 13-33].
  • Two-dimensional gel electrophoresis is currently used to separate the proteins of the proteome.
  • First attempts with a two-dimensional HPLC have been made. So far, however, these have not achieved the selectivity of two-dimensional electrophoresis [Opiteck GJ, et al. Comprehensive two-dimensional high-performance liquid chromatography for the isolation of overexpressed proteins and proteome mapping. Anal biochem. 1998 May 1; 258 (2): 349-61.].
  • the first dimension of two-dimensional electrophoresis is a separation according to the isoelectric point, i.e. ultimately according to the charge properties of a protein.
  • the size of the proteins is separated in a denaturing sodium dodecyl sulfate gel.
  • ampholytes required for the separation and the gel material acryl amide can lead to artifacts and thus contribute to misinterpretations that are difficult to identify
  • Proteins which are present in very high concentrations give relatively strong signals and mask those which are present in low concentrations, so that direct identification and quantification is not possible in this case
  • the loss of the native conformation in the denaturing separating gel causes the loss of the biologically functional properties and makes it difficult to identify the proteins by determining their biological properties, such as their catalytic activity or their specific binding properties
  • the secondary analysis like the frequently used, specific proteolysis of individual proteins, followed by mass determination, makes an extraction step from the gel or from the blot membrane that is difficult to automate necessary.
  • MALDI-MS matrix-assisted laser desorption ionization - mass spectrometry
  • ESI-MS electrospray ionization - mass spectrometry
  • the ESI technology can be quasi continuously connected to separation technologies and is currently showing a strong increase both in the development of the range of applications and in terms of technological possibilities.
  • the enormous advances that have been achieved with both techniques in recent years allow mass resolutions up to isotope distribution, i.e. resolutions below 1 Dalton.
  • a mass spectrum of peptide fragments is thus obtained after sequence-specific, defined protease digestion or another defined cleavage of the proteins. This spectrum is typical for every protein and is used for protein identification in sequence databases of proteins and expressed sequence tag banks.
  • any post-translational modification of the proteins for example by glycosylation, interferes with the recognition.
  • fragmentation spectra of the individual peptides in the mass spectrometer can provide information about the amino acid sequence of the peptides. This sequence information can be used alone or together with the other known data of the protein to identify it in a sequence database. This method for sequence analysis is currently not in use due to the difficulties of correct data interpretation Routine use. The limits of protein identification using mass spectrometric methods are the incomplete recording of all protein sequences in the existing databases.
  • the characteristics of the individual proteins detected from the separation in 2-D electrophoresis such as the quantity, isoelectric point and size, and the data for protein identification from further steps, for example sequencing or mass spectrometry, are combined. This gives the picture of the totality of the proteins with their identity and quantity in the respective proteome.
  • the object of the invention is to improve the quantification and identification of the proteins of a proteome, to facilitate them and to enable them for certain proteins in the first place.
  • Advantageous embodiments of the method are listed in subclaims 2-12.
  • the narrow quantity limitation due to the resilience of the 2-D electrophoresis used to date is no longer present.
  • Amounts of protein in the range of a few grams can be used.
  • the separation matrices can be used several times. This enables a higher reproducibility of the results.
  • the sample material used is in the liquid phase and is therefore immediately accessible to subsequent analysis steps.
  • analytical methods such as activity determination and immunological methods based on the native conformation of the analyte are possible.
  • the separation of analytes with the same charge and size properties is not possible in the most commonly used 2-D electrophoresis.
  • at least one further characteristic, such as the hydrophobicity of the analyte for the separation, this restriction does not apply.
  • the samples are also available in the fractions for further preparative work after separation.
  • Fig. 1 Separation of 1000 proteins in three dimensions
  • Fig. 3a Fractions 68 to 100
  • Fig. 2 Graphical three-dimensional representation of the fractions according to
  • Fig. 1 As an exemplary embodiment, 1000 proteins are to be described by three properties A, B, C. These properties can be, for example, size, charge and hydrophobicity. The properties are distributed randomly in the proteins. All proteins are numbered consecutively. This is followed by a separation according to property A (for example the size), in which 100 fractions a with the corresponding proteins are obtained. These fractions a are separated into 10 fractions b according to property B (for example the charge).
  • properties A for example the size
  • property B for example the charge
  • each of these fractions b is subjected to a separation according to property C (for example hydrophobicity) and gives fractions c.
  • a total of 100 x 10 x 10 10,000 individual fractions are obtained.
  • Each protein obtained by the separation is clearly assigned to one of the fractions a, b, c according to its properties.
  • the respective fractions are designated by numbers.
  • the fractions a belong to property A. They divide the possible value range of property A into one hundred identical parts each, i.e. H. for the assumption of a value range from 0 to 100, for example, the value 1 corresponds to the range 0 to 1, the value 2 to the range 1 to 2, -, the value 100 to the range 99-100.
  • the possible value ranges of properties B and C are each divided into ten equal parts, i.e. H. for example, the value 1 corresponds to the range 1-10.
  • every tenth fraction contains a protein.
  • the possibility of multiple occupations results from the random analysis.
  • the example shown in the list according to FIG. La-c contains 39 double assignments and a triple assignment of fractions.
  • FIG. 2 shows a three-dimensional diagram with the positions of the fractions occupied by proteins according to FIG. 1.

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Abstract

The invention relates to a method for the multi-dimensional analysis of a proteome. The method is used in the biochemical, biotechnological and medical fields and in the pharmaceutical industry for diagnostic purposes and for developing biologically active substances. The aim of the invention is to improve, facilitate and for certain proteins first of all to enable the quantification and identification of the proteins of a proteome. According to the invention, the proteins of a proteome are subjected to a large number n of different separation processes under standardised conditions in such a way, that each respective liquid fraction m1, obtained in a separation stage, delivers m2 liquid fractions in a separation stage which immediately follows. After n separation stages, m1* m2* ....mn = M liquid fractions have been produced which are identified qualitatively or quantitatively by known identification methods using o different analysis methods and which are quantitatively determined also by known quantification methods in such a way, that once the analysis data has been unified in a database, an n-dimensional image of the proteome is obtained which is characterised by identifiers and quantifiers and by the position in the n-dimensional network.

Description

Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Verfahren zur mehrdimensionalen Analyse eines ProteomsMethod for multidimensional analysis of a proteome
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrdimensionalen Analyse eines Proteoms, bei dem das biologische Gewebe mit dem zu analysierenden Proteom aufgeschlossen und die zu dem Proteom gehörenden Proteine getrennt sowie quantitativ bestimmt und identifiziert werden. Das Verfahren findet in der Biochemie, in der Biotechnologie, in der Medizin sowie in der Pharmazeutischen Industrie Verwendung und dient u. a. zu diagnostischen Zwecken und zur Entwicklung biologisch wirksamer Substanzen. Spezielle Einsatzgebiete eröffnen sich in der Grundlagenforschung, beispielsweise für die Klärung entwicklungsbiologischer oder zelldifferenzierender Fragestellungen, sowie in der angewandten Forschung für das Screening von Wirkstoffbanken, für die Entwicklung und Optimierung biologisch aktiver Substanzen oder für die Differenzierung zwischen normalen und pathogenen Zuständen in Organismen.The invention relates to a method for multidimensional analysis of a proteome, in which the biological tissue is digested with the proteome to be analyzed and the proteins belonging to the proteome are separated and quantitatively determined and identified. The method is used in biochemistry, in biotechnology, in medicine and in the pharmaceutical industry and serves u. a. for diagnostic purposes and for the development of biologically active substances. Special areas of application open up in basic research, for example to clarify developmental biological or cell-differentiating issues, as well as in applied research for the screening of drug banks, for the development and optimization of biologically active substances or for the differentiation between normal and pathogenic conditions in organisms.
In der jüngeren Vergangenheit wurden Genome von Organismen ganz oder zu großen Teilen sequenziert [Fräser CM et al.: The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium, Science, 1995, Oct 20, 270 (5235), 397-403; Fleischmann RD et al.: Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd. Science, 1995, Jul 28, 269 (5223), 496-512; Blattner FR et al.: The complete genome sequence of Escherichia coli K-12, Science, 1997, Sep 5, 277 5331), 1453-74; Goffeau A et al: Life with 6000 genes, Science, 1996, Oct 25, 274 (5287), 546, 563-7]. Noch intensiver wurden cDNA- Abschnitte sequenziert [Clark MS: Comparative genomics: the key to understanding the Human Genome Project, Bioessays, 1999, Feb, 21 (2), 121-30; Evans MJ et al.: Gene trapping and functional genomics, Trends Genet, 1997 Sep, 13 (9), 370-4]. Die Sequenzdaten sind in Datenbanken gespeichert. Die Aufklärung des Genoms eines Organismus führt letztlich "nur" zur Kenntnis des relativ statischen Informationsgehaltes des genetischen Materials für diesen Organismus. Mit den Sequenzen der cDNA- ist es prinzipiell möglich, Expressionslevel der mRNA auch zellspezifisch und umweltspezifisch zu ermitteln und damit ein Genexpressionsmuster der RNA zu erhalten. Aus einem Gen des Genoms können a) durch verschiedene Prozesse, unterschiedliche mRNA-Sorten entstehen, die für divergente Proteine kodieren, und b) die aus ihnen entstehenden Proteine können durch posttranslationale Modifikation eine Vielzahl außerordentlich unterschiedlich funktionierender Proteine bilden. Zu den bisher bekannten Modifikationen gehören Phosphorylierung und Dephosphorylierung, limitierte Proteolyse, Acetylierung, Methylierung, Adenylierung, Sulfatierung, Glykosylierung [McDonald LJ et al.: Enzymatic and nonenzymatic ADP-ribosylation of cysteine, Mol Cell Biochem, 1994 Sep, 138 (1-2), 221-6; Baenziger JU: Protein-specific glycosyltransferases: how and why they do it!, FASEB J, 1994 Oct, 8 (13), 1019-25; Mimnaugh EG et al.: The measurement of ubiquitin and ubiquitinated proteins, Electrophoresis, 1999 Feb, 20 (2), 418- 28; Davis PJ et al.: Protein modification by thermal processing, Allergy, 1998, 53 (46 Suppl), 102-5]. Die expremierten und modifizierten Proteine ergeben aber letztendlich das Muster, welches die Zelldifferenzierung und die Reaktion auf innere und äußere Einflüsse von Zellen beschreibt. Am augenfälligsten ist die eingeschränkte Bedeutung der Kenntnis des Genoms für die Realisierung eines definierten biologischen Zustandes, wenn man die unterschiedlichen Zellen in verschiedenen Organen und innerhalb eines Organs vergleicht. Beispielsweise haben eine Leberparanchymzelle, eine Nervenzelle des Gehirns und eine Mukosazelle des Darmes den selben Satz genetischer Information, aber völlig unterschiedliche Funktion, die durch die Regulation der Expression des Genoms in diesen Zellen und die Regulation des Enzym- und Proteinmusters innerhalb der Zellen sowie der verschiedenen Gewebe hervorgerufen wird.In the recent past, genomes of organisms have been sequenced in whole or in large part [Fraser CM et al .: The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium, Science, 1995, Oct 20, 270 (5235), 397-403; Fleischmann RD et al .: Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd. Science, 1995, Jul 28, 269 (5223), 496-512; Blattner FR et al .: The complete genome sequence of Escherichia coli K-12, Science, 1997, Sep 5, 277 5331), 1453-74; Goffeau A et al: Life with 6000 genes, Science, 1996, Oct 25, 274 (5287), 546, 563-7]. CDNA sections were sequenced even more intensely [Clark MS: Comparative genomics: the key to understanding the Human Genome Project, Bioessays, 1999, Feb, 21 (2), 121-30; Evans MJ et al .: Gene trapping and functional genomics, Trends Genet, 1997 Sep, 13 (9), 370-4]. The sequence data are stored in databases. The elucidation of the genome of an organism ultimately "only" leads to knowledge of the relatively static information content of the genetic material for this organism. With the sequences of the cDNA it is possible in principle to determine the expression level of the mRNA also cell-specifically and environmentally-specifically and thus to obtain a gene expression pattern of the RNA. A gene of the genome can a) result from different processes, different types of mRNA which code for divergent proteins, and b) the proteins resulting from them can form a multitude of extraordinarily different functioning proteins through post-translational modification. Modifications known to date include phosphorylation and dephosphorylation, limited proteolysis, acetylation, methylation, adenylation, sulfation, glycosylation [McDonald LJ et al .: Enzymatic and nonenzymatic ADP-ribosylation of cysteine, Mol Cell Biochem, 1994 Sep, 138 (1-2 ), 221-6; Baenziger JU: Protein-specific glycosyltransferases: how and why they do it !, FASEB J, 1994 Oct, 8 (13), 1019-25; Mimnaugh EG et al .: The measurement of ubiquitin and ubiquitinated proteins, Electrophoresis, 1999 Feb. 20 (2), 418-28; Davis PJ et al .: Protein modification by thermal processing, Allergy, 1998, 53 (46 Suppl), 102-5]. However, the expressed and modified proteins ultimately result in the pattern that describes cell differentiation and the reaction to internal and external influences of cells. The most striking is the limited importance of knowledge of the genome for the realization of a defined biological state when one sees the different cells in different organs and within one Organ compares. For example, a liver paranchymal cell, a nerve cell of the brain and a mucosal cell of the intestine have the same set of genetic information, but completely different functions, by regulating the expression of the genome in these cells and regulating the enzyme and protein pattern within the cells as well as the different ones Tissue is caused.
DNA RNA ProteinDNA RNA protein
Mit AusnahÜbertragung der Aufrechterhaltung men statisch Information. der Zellstruktur, und deskripMenge ist reguliert Reaktion auf Vertiv. und überträgt die änderungen und Information der Signale. DNA auf die Interaktionen mit Proteinebene. anderen Zellen. Menge und Aktivität sind reguliert.With the exception of the transmission of maintenance, static information. the cell structure, and descriptive amount is regulated in response to vertiv. and transmits the changes and information of the signals. DNA on the interactions with protein level. other cells. Quantity and activity are regulated.
Die Begriffsbestimmung des "Proteoms", erfolgte erst 1996 [Friedrich GA: Moving beyond the genome projects, Nat Biotechnol, 1996 Oct, 14 (10), 1234-7].The definition of the "proteome" was not made until 1996 [Friedrich GA: Moving beyond the genome projects, Nat Biotechnol, 1996 Oct, 14 (10), 1234-7].
Das Proteom, das heißt die Gesamtheit aller Proteine in einer Zelle mit einem bestimmten Entwicklungsstand und unter definierten Umweltbedingungen, stellt eine sehr viel dynamischere Repräsentation des physiologischen Zustandes von Zellen, Organen und Organismsmen dar. Die Proteomanalytik untersucht, welche Teile des Genoms unter definierten, zellspezifischen Bedingungen exprimiert und modifiziert werden. Dies führte zu schnell anwachsendem Interesse an diesem Gebiet, mit der Folge von ansteigenden Publikationszahlen (PubMed query Suchbegriff: Proteome; Suche 1 Jahr zurück: 64 Einträge, 2 Jahre zurück: 99 Einträge, 5 Jahre zurück: 122 Einträge), Kongressen und Veranstaltungen zu dieser Thematik. Um ein quantifizierbares "Bild" eines Proteoms zu erhalten, wird gegenwärtig folgendermaßen verfahren: In einem ersten Schritt müssen die biologischen Materialien aufgeschlossen und homogenisiert werden (mit Ausnahmen: z. B. beim Serum liegen sie in einer homogenen Lösung vor). Im zweiten Schritt erfolgt die Trennung der Proteine, im dritten die Identifizierung und im vierten die Auswertung der erhaltenen Daten [Ben RH et al.: Two dimensional electrophoresis, The State of the art and future directions, Proteome Research, New frontiers in functionel genomics, Springer 1997 Chap, 2, 13-33].The proteome, that is, the entirety of all proteins in a cell with a certain level of development and under defined environmental conditions, represents a much more dynamic representation of the physiological state of cells, organs and organisms. The proteome analysis examines which parts of the genome under defined, cell-specific Conditions are expressed and modified. This led to rapidly growing interest in this area, with the consequence of increasing publication numbers (PubMed query search term: proteome; search 1 year ago: 64 entries, 2 years ago: 99 entries, 5 years ago: 122 entries), congresses and events this topic. In order to obtain a quantifiable "image" of a proteome, the current procedure is as follows: In a first step, the biological materials have to be digested and homogenized (with exceptions: for example in the case of serum they are in a homogeneous solution). In the second step the proteins are separated, in the third the identification and in the fourth the evaluation of the data obtained [Ben RH et al .: Two dimensional electrophoresis, The State of the art and future directions, Proteome Research, New frontiers in functionel genomics, Springer 1997 Chap, 2, 13-33].
1. Aufschluß1. Information
Hierfür werden bekannte Verfahren und Anordnungen aus der Biochemie eingesetzt, wie beispielsweise Scherkrafthomogenisatoren, Ultraschallbehandlung, Hochdruckpressen. Die Schwierigkeit besteht in einem quantitativen und möglichst die Funktion der Proteine nicht zerstörenden Aufschluß, denn nur quantitativ aufgeschlossene Proteine liefern in dem nachfolgenden zweiten Schritt (Trennung und Detektion der Proteine) ein reales Bild des Probenmaterials [Rabilloud T: Solubilization of proteins in 2-D electrophoresis, An outline, Methods Mol Biol, 1999, 112, 9-19; Rabilloud T et al.: Improvement of the solubilization of proteins in two-dimensional electrophoresis with immobilized pH gradients, Electrophoresis, 1997 Mar- Apr, 18 (3-4), 307-16; Staudenmann W et al.: Sample handling for proteome analysis, Electrophoresis, 1998 May, 19 (6), 901-8].Known methods and arrangements from biochemistry are used for this, such as shear force homogenizers, ultrasound treatment, high-pressure presses. The difficulty lies in a quantitative and, if possible, not damaging the function of the proteins, because only quantitatively digested proteins provide a real picture of the sample material in the subsequent second step (separation and detection of the proteins) [Rabilloud T: Solubilization of proteins in 2-D electrophoresis, An outline, Methods Mol Biol, 1999, 112, 9-19; Rabilloud T et al .: Improvement of the solubilization of proteins in two-dimensional electrophoresis with immobilized pH gradients, Electrophoresis, 1997 Mar-Apr, 18 (3-4), 307-16; Staudenmann W et al .: Sample handling for proteome analysis, Electrophoresis, 1998 May, 19 (6), 901-8].
2. Trennung und Detektion2. Separation and detection
Für die Trennung der Proteine des Proteoms wird gegenwärtig essentiell die zweidimensionale Gelelektrophorese verwendet. Es sind erste Versuche mit einer zweidimensionalen HPLC unternommen worden. Diese haben jedoch bisher nicht die Trennschärfe der zweidimensionalen Elektrophorese erreicht [Opiteck GJ, et al. Comprehensive two-dimensional high-performance liquid chromatography for the isolation of overexpressed proteins and proteome mapping. Anal Biochem. 1998 May 1;258(2):349-61.]. Die erste Dimension der zweidimensionalen Elektrophorese ist eine Trennung nach dem isoelektrischen Punkt, also letztendlich nach den Ladungseigenschaften eines Proteins. In der zweiten Dimension wird nach der Größe der Proteine in einem denaturierenden Natriumdodecylsulfat-Gel getrennt. Diese Trenntechnik ist seit etwa seit 20 Jahren bekannt. Ein Vorteil der 2-D- Elektrophorese liegt in der Möglichkeit, eine relativ große Zahl von Proteinen auf einer Fläche mit hoher Auflösung zu trennen. Man geht gegenwärtig davon aus, daß ca. 10.000 Proteine in einem solchen zweidimensionalen Gel nachgewiesen werden können [Klose J et al.: Two-dimensional electrophoresis of proteins: an updated protocol and implications for a functional analysis of the genome, Electrophoresis, 1995, Jun 16 (6), 1034- 59]. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß man durch radioaktive Markierung oder nach der Anfärbung mit ebenfalls bekannten Techniken in der Lage ist, die getrennten Proteine zu quantifiziern. Diese Quantifizierungsmethoden sind proteinspezifisch, haben einen eingeschränkten dynamischen Nachweisbereich, sind in der Regel schwer automatisierbar und sind abhängig von den jeweiligen (oft nicht vollständig zu reproduzierenden) Einsatzbedingungen [James P: Of genomes and proteomes, Biochem Biophys Res Commun, 1997, Feb 3, 231 (1), 1-6]. Sie sind nur für relative Bestimmungen geeignet. Die Quantifizierung über immunologische Eigenschaften ist problematisch, weil dafür Blottechniken mit eingeschränkter quantitativer Aussagekraft eingesetzt werden müssen.Two-dimensional gel electrophoresis is currently used to separate the proteins of the proteome. First attempts with a two-dimensional HPLC have been made. So far, however, these have not achieved the selectivity of two-dimensional electrophoresis [Opiteck GJ, et al. Comprehensive two-dimensional high-performance liquid chromatography for the isolation of overexpressed proteins and proteome mapping. Anal biochem. 1998 May 1; 258 (2): 349-61.]. The first dimension of two-dimensional electrophoresis is a separation according to the isoelectric point, i.e. ultimately according to the charge properties of a protein. In the second dimension, the size of the proteins is separated in a denaturing sodium dodecyl sulfate gel. This separation technique has been known for about 20 years. An advantage of 2-D electrophoresis is the ability to separate a relatively large number of proteins on an area with high resolution. It is currently assumed that approximately 10,000 proteins can be detected in such a two-dimensional gel [Klose J et al .: Two-dimensional electrophoresis of proteins: an updated protocol and implications for a functional analysis of the genome, Electrophoresis, 1995, Jun 16 (6), 1034-59]. Another advantage is that by radioactive labeling or after staining with also known techniques, one is able to quantify the separated proteins. These quantification methods are protein-specific, have a limited dynamic detection range, are generally difficult to automate and depend on the respective (often not fully reproducible) operating conditions [James P: Of genomes and proteomes, Biochem Biophys Res Commun, 1997, Feb 3, 231 (1), 1-6]. They are only suitable for relative determinations. The quantification via immunological properties is problematic because blot techniques with limited quantitative significance have to be used for this.
Das Ergebnis ist ein fingerabdruckähnliches Bild, welches das Proteom charakterisiert. Die Nachteile dieser Trenntechnik sind: - eingeschränkter dynamischer Bereich, der durch die Belastbarkeit der Trenngele hervorgerufen wirdThe result is a fingerprint-like image that characterizes the proteome. The disadvantages of this separation technique are: - Limited dynamic range, which is caused by the resilience of the separating gels
- die maximal einsetzbare Proteinmenge ist auf einen Bereich von μg bis mg Protein begrenzt [James P: Of genomes and proteomes, Biochem Biophys Res Commun, 1997, Feb 3, 231 (1), 1-6]- the maximum amount of protein that can be used is limited to a range from μg to mg protein [James P: Of genomes and proteomes, Biochem Biophys Res Commun, 1997, Feb 3, 231 (1), 1-6]
- Einschränkung des verwendeten Probenvolumens- Limitation of the sample volume used
- die Trennung ist auf zwei Dimensionen beschränkt- The separation is limited to two dimensions
- die für die Trennung benötigten Ampholyte und das Gelmaterial Acryllamid können zu Artefakten führen und dadurch zu schwer erkennbaren Fehlinterpretationen beitragen- The ampholytes required for the separation and the gel material acryl amide can lead to artifacts and thus contribute to misinterpretations that are difficult to identify
- Proteine, die in sehr hohen Konzentrationen vorhanden sind, ergeben relativ starke Signale und überdecken solche in niedrigen Konzentrationen vorhandene, so daß eine direkte Identifikation und Quantifizierung in diesem Falle nicht möglich istProteins which are present in very high concentrations give relatively strong signals and mask those which are present in low concentrations, so that direct identification and quantification is not possible in this case
- der Verlust der nativen Konformation im denaturierenden Trenngel bedingt den Verlust der biologisch funktioneilen Eigenschaften und erschwert die Identifikation der Proteine über die Bestimmung ihrer biologischen Eigenschaften, wie beispielsweise ihrer katalytischen Aktivität oder ihrer spezifischen Bindungseigenschaften- The loss of the native conformation in the denaturing separating gel causes the loss of the biologically functional properties and makes it difficult to identify the proteins by determining their biological properties, such as their catalytic activity or their specific binding properties
- die Sekundäranalyse, wie die häufig eingesetzte, spezifische Proteolyse einzelner Proteine, gefolgt von Massebestimmungen, macht einen schwer automatisierbaren Extraktionschritt aus dem Gel oder von der Blotmembran notwendig.- The secondary analysis, like the frequently used, specific proteolysis of individual proteins, followed by mass determination, makes an extraction step from the gel or from the blot membrane that is difficult to automate necessary.
3. Identifikation der Proteine3. Identification of the proteins
Hierfür werden üblicherweise die Sequenzierung, die Massenanalyse und Schätzung des isoelektrischen Punkts aus der Laufstrecke im Gel sowie die Peptidfragmentmassenanalyse nach Isolierung aus dem Gel und tryptischem Verdau in der Massenspektrometrie eingesetzt [Shevchenko A et al.: Linking genome and proteome by mass spectrometry: large-scale identification of yeast proteins from two dimensional gels, Proc Natl Acad Sei USA, 1996, Dec 10, 93 (25), 14440-5; Traini M et al.: Towards an automated approach for protein identification in proteome projeets, Electrophoresis, 1998, Aug 19 (11), 1941-9]. Durch die verwendete Trenntechnik werden Merkmale, wie beispielsweise die katalytische Aktivität der Proteine und die native Konformation, nahezu vollständig ausgeschaltet und stehen nicht für die Identifikation zur Verfügung.For this purpose, sequencing, mass analysis and estimation of the isoelectric point from the running distance in the gel as well as peptide fragment mass analysis after isolation from the gel and tryptic digestion are usually used in mass spectrometry [Shevchenko A et al .: Linking genome and proteome by mass spectrometry: large-scale identification of yeast proteins from two dimensional gels, Proc Natl Acad Sei USA, 1996, Dec 10, 93 (25), 14440-5; Traini M et al .: Towards an automated approach for protein identification in proteome projeets, Electrophoresis, 1998, Aug 19 (11), 1941-9]. Due to the separation technique used, features such as the catalytic activity of the proteins and the native conformation are almost completely switched off and are not available for identification.
Die Vor- und Nachteile der bekannten Identifikationsverfahren sind insbesondere:The advantages and disadvantages of the known identification methods are in particular:
- Die Sequenzierung erfolgt durch Edman Abbau an automatisierten Einrichtungen und ist relativ kosten- und zeitaufwendig. Sie erfordert größere Mengen des Proteins. Deshalb ist sie trotz gegenwärtiger Weiterentwicklung für ein Massenscreening weniger geeignet [Gooley AA et al.: A role for Edman degradation in proteome studies, Electrophoresis, 1997, Jun 18(7), 1068-72]. Für die Identifizierung von primär unbekannten Proteinen ist dieser Analyseschritt allerdings in den meisten Fällen notwendig.- The sequencing is done by Edman dismantling in automated facilities and is relatively costly and time consuming. It requires larger amounts of the protein. Therefore, despite current developments, it is less suitable for mass screening [Gooley AA et al .: A role for Edman degradation in proteome studies, Electrophoresis, 1997, Jun 18 (7), 1068-72]. In most cases, this analysis step is necessary to identify primarily unknown proteins.
- Die Spezifität der Aussage der Massenbestimmung eines Proteins, die letztlich zu seiner Identifizierung führen soll, wird dadurch erhöht, daß man die Proteine nach der Trennung einem Proteaseverdau unterwirft, und die mittels Masseanalytik erhaltenen Informationen mit den aus der Primärstruktur vorhergesagten Massen der Peptidsequenzen nach dem tryptischen Verdau vergleicht. Im wesentlichen werden zwei Arten der Massenspektrometrie eingesetzt. Das sind erstens die Matrix assistierte Laserdesorptionsionisierungs - Massenspektrometrie (MALDI-MS) und zweitens die Electrospray Ionisierungs - Massenspektrometrie (ESI-MS) [Ducret A et al.: High throughput protein characterization by automated reverse-phase chromatography/electrospray tandem mass spectrometry, Protein Sei, 1998, Mar 7 (3), 706-19; Parker KC et al.: Identification of yeast proteins from two-dimensional gels: working out spot cross- contamination, Electrophoresis, 1998, Aug l9 (l l), 1920-32]. Die erste Methode hat den Vorteil, daß sie einen sehr großen Massebereich bis zu 1 Mio Dalton zu analysieren erlaubt und relativ robust durchführbar ist. Allerdings kann sie nur diskontinuierlich durchgeführt werden. Die ESI- Technik hingegen kann quasi kontinuierlich an Trenntechniken angeschlossen werden und zeigt gegenwärtig einen starken Zuwachs sowohl in der Entwicklung der Applikationsbreite als auch hinsichtlich der technologischen Möglichkeiten. Die enormen Fortschritte, die in den letzten Jahren mit beiden Techniken erreicht wurden, erlauben Massenauflösungen bis zur Isotopenverteilung, also Auflösungen kleiner 1 Dalton. Damit wird ein Massenspektrum von Peptidfragmenten nach sequenzspezifischen, definiertem Proteaseverdau oder einer anderen definierten Spaltung der Proteine erhalten. Dieses Spektrum ist typisch für jedes Protein und wird zur Proteinidentifizierung in Sequenzdatenbanken von Proteinen und Expressed Sequence Tag Banken eingesetzt. Da die Identifikation des Proteins durch die präzise Identifikation der vorhergesagten Peptide nach Proteaseverdau zustande kommt, stört jede posttranslationale Modifikation der Proteine, beispielsweise durch Glykosylierung, die Erkennung. Darüber hinaus können Fragmentierungsspektren der einzelnen Peptide im Massenspektrometer Informationen über die Aminosäuresequenz der Peptide liefern. Diese Sequenzinformation kann allein oder zusammen mit den anderen bekannten Daten des Proteins zu dessen Identifizierung in einer Sequenzdatenbank genutzt werden. Dieses Verfahren zur Sequenzanalyse ist gegenwärtig auf Grund der Schwierigkeiten einer korrekten Dateninterpretation noch nicht im Routineeinsatz. Die Grenzen der Proteinidentifizierung durch massenspektrometrische Methoden bestehen in der nicht vollständigen Erfassung aller Proteinsequenzen in den vorhandenen Datenbanken.- The specificity of the statement of the mass determination of a protein, which should ultimately lead to its identification, is increased by subjecting the proteins to a protease digestion after separation and the information obtained by mass analysis with the masses of the peptide sequences predicted from the primary structure after the compares tryptic digestion. Essentially two types of mass spectrometry are used. Firstly, there are matrix-assisted laser desorption ionization - mass spectrometry (MALDI-MS) and secondly, electrospray ionization - mass spectrometry (ESI-MS) [Ducret A et al .: High throughput protein characterization by automated reverse-phase chromatography / electrospray tandem mass spectrometry, Protein Sei, 1998, Mar 7 (3), 706-19; Parker KC et al .: Identification of yeast proteins from two-dimensional gels: working out spot cross-contamination, Electrophoresis, 1998, Aug l9 (ll), 1920-32]. The first method has the advantage that it allows a very large mass range of up to 1 million daltons to be analyzed and can be carried out relatively robustly. However, it can only be carried out batchwise. The ESI technology, on the other hand, can be quasi continuously connected to separation technologies and is currently showing a strong increase both in the development of the range of applications and in terms of technological possibilities. The enormous advances that have been achieved with both techniques in recent years allow mass resolutions up to isotope distribution, i.e. resolutions below 1 Dalton. A mass spectrum of peptide fragments is thus obtained after sequence-specific, defined protease digestion or another defined cleavage of the proteins. This spectrum is typical for every protein and is used for protein identification in sequence databases of proteins and expressed sequence tag banks. Since the identification of the protein comes about through the precise identification of the predicted peptides after protease digestion, any post-translational modification of the proteins, for example by glycosylation, interferes with the recognition. In addition, fragmentation spectra of the individual peptides in the mass spectrometer can provide information about the amino acid sequence of the peptides. This sequence information can be used alone or together with the other known data of the protein to identify it in a sequence database. This method for sequence analysis is currently not in use due to the difficulties of correct data interpretation Routine use. The limits of protein identification using mass spectrometric methods are the incomplete recording of all protein sequences in the existing databases.
4. Datenanalyse4. Data analysis
Die erhaltenen Charakteristika der einzelnen detektierten Proteine aus der Trennung in der 2-D- Elektrophorese, wie die Quantität, isoelektrischer Punkt und Größe, die Daten zur Proteinidentifizerung aus weiteren Schritten, beispielsweise der Sequenzierung oder Massenspektrometrie, werden zusammengeführt. Hieraus ergibt sich das Bild der Gesamtheit der Proteine mit ihrer Identität und Quantität in dem jeweiligen Proteom.The characteristics of the individual proteins detected from the separation in 2-D electrophoresis, such as the quantity, isoelectric point and size, and the data for protein identification from further steps, for example sequencing or mass spectrometry, are combined. This gives the picture of the totality of the proteins with their identity and quantity in the respective proteome.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Quantifikation und Identifikation der Proteine eines Proteoms zu verbessern, zu erleichtern und für bestimmte Proteine überhaupt erst zu ermöglichen.The object of the invention is to improve the quantification and identification of the proteins of a proteome, to facilitate them and to enable them for certain proteins in the first place.
Erfindungsgemäß werden die Proteine des Proteoms unter standardisierten Bedingungen einer Vielzahl n verschiedener Trennverfahren derart unterworfen, daß jeweils jede der in einem Trennschritt erhaltenen mt flüssigen Fraktionen in einem darauf folgenden Trennschritt m2 flüssige Fraktionen liefert, wobei nach n Trennschritten mx * m2 * .... mn = M flüssige Fraktionen vorliegen, die mit r verschiedenen Analyseverfahren qualitativ und oder quantitativ durch an sich bekannte Identifikationsverfahren identifiziert und durch ebenfalls an sich bekannte Quantifikationsverfahren quantitativ bestimmt werden, so daß nach Zusammenfügen der Analysedaten ein n- dimensionales Abbild des Proteoms, charakterisiert durch Identifikatoren und Quantifikatoren sowie durch die Lage im n-dimensionalen Datenraum, gewonnen wird. In den Unteransprüchen 2-12 sind vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens aufgeführt.According to the invention, the proteins of the proteome are subjected to a variety of n different separation processes under standardized conditions such that each of the m t liquid fractions obtained in one separation step in a subsequent separation step yields m 2 liquid fractions, wherein after n separation steps m x * m 2 * .... m n = M liquid fractions are present, which are identified qualitatively and quantitatively by r different analysis methods by identification methods known per se and quantitatively determined by likewise known quantification methods, so that after the analysis data have been combined, an n-dimensional image of the Proteome, characterized by identifiers and quantifiers as well as by the location in the n-dimensional data space. Advantageous embodiments of the method are listed in subclaims 2-12.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die enge Mengenlimitation durch die Belastbarkeit der bisher verwendeten 2-D-Elektrophorese nicht mehr gegeben. Es sind Proteinmengen im Bereich einiger Gramm einsetzbar. Die Trennmatrices sind mehrfach nutzbar. Hierdurch ist eine höhere Reproduzierbarkeit der Ergebnisse erzielbar. Das eingesetzte Probenmaterial liegt in der flüssigen Phase vor und ist somit anschließenden Analyseschritten unmittelbar zugänglich. Durch den besseren Erhalt der nativen Eigenschaften während der Trennung sind analytische Verfahren, wie die Aktivitätsbestimmung, und immunologische Verfahren, die auf der nativen Konformation des Analyten beruhen, möglich. Die Trennung von Analyten mit gleichen Ladungs- und Größeneigenschaften ist in der meist verwendeten 2-D- Elektrophorese nicht möglich. Durch den Einsatz von mindestens einem weiteren Charakteristikum, wie beispielsweise der Hydrophobizität des Analyten, zur Trennung entfällt allerdings diese Einschränkung. Die Proben stehen in den Fraktionen nach der Trennung auch weiteren präparativen Arbeiten zur Verfügung.With the method according to the invention, the narrow quantity limitation due to the resilience of the 2-D electrophoresis used to date is no longer present. Amounts of protein in the range of a few grams can be used. The separation matrices can be used several times. This enables a higher reproducibility of the results. The sample material used is in the liquid phase and is therefore immediately accessible to subsequent analysis steps. By better preserving the native properties during the separation, analytical methods such as activity determination and immunological methods based on the native conformation of the analyte are possible. The separation of analytes with the same charge and size properties is not possible in the most commonly used 2-D electrophoresis. However, by using at least one further characteristic, such as the hydrophobicity of the analyte, for the separation, this restriction does not apply. The samples are also available in the fractions for further preparative work after separation.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestelltenThe invention will now be described with reference to one in the drawing
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Embodiment will be explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: Trennung von 1000 Proteinen in drei DimensionenFig. 1: Separation of 1000 proteins in three dimensions
Fig. la: Fraktionen 1 bis 33Fig. La: Fractions 1 to 33
Fig. 2a: Fraktionen 33/34 bis 67Fig. 2a: Fractions 33/34 to 67
Fig. 3a: Fraktionen 68 bis 100 Fig. 2: Graphische dreidimensionale Darstellung der Fraktionen gemäßFig. 3a: Fractions 68 to 100 Fig. 2: Graphical three-dimensional representation of the fractions according to
Fig. 1 Als Ausführungsbeispiel sollen 1000 Proteine durch drei Eigenschaften A, B, C beschrieben werden. Diese Eigenschaften können zum Beispiel Größe, Ladung und Hydrophobizität sein. Die Eigenschaften sind in den Proteinen zufällig verteilt. Alle Proteine sind fortlaufend numeriert. Hierauf erfolgt eine Trennung nach der Eigenschaft A (beispielsweise der Größe), bei der 100 Fraktionen a mit den entsprechenden Proteinen erhalten werden. Diese Fraktionen a werden nach der Eigenschaft B (beispielsweise der Ladung) in jeweils 10 Fraktionen b getrennt.Fig. 1 As an exemplary embodiment, 1000 proteins are to be described by three properties A, B, C. These properties can be, for example, size, charge and hydrophobicity. The properties are distributed randomly in the proteins. All proteins are numbered consecutively. This is followed by a separation according to property A (for example the size), in which 100 fractions a with the corresponding proteins are obtained. These fractions a are separated into 10 fractions b according to property B (for example the charge).
Jede dieser Fraktionen b wird einer Trennung nach der Eigenschaft C (beispielsweise der Hydrophobizität) unterworfen und liefert die Fraktionen c. Insgesamt werden 100 x lO x 10 = 10.000 einzelne Fraktionen erhalten. Jedes durch die Trennung erhaltene Protein wird nach seinen Eigenschaften eindeutig einer der Fraktionen a, b, c zugeordnet. In der Aufstellung gemäß Fig. 1 sind die jeweiligen Fraktionen durch Zahlen bezeichnet. Hierbei sind die Fraktionen a der Eigenschaft A zugehörig. Sie teilen den möglichen Wertebereich der Eigenschaft A in jeweils einhundert gleiche Teile, d. h. für die Voraussetzung eines Wertebereichs von 0 bis 100 entspricht beispielsweise der Wert 1 dem Bereich 0 bis 1, der Wert 2 dem Bereich 1 bis 2, — , der Wert 100 dem Bereich 99-100. Analog sind die möglichen Wertebereiche der Eigenschaften B und C in jeweils zehn gleiche Teile eingeteilt, d. h. beispielsweise der Wert 1 entspricht dem Bereich 1-10. Durchschnittlich jede zehnte Fraktion enthält ein Protein. Aus der Zufallsbetrachtung ergibt sich die Möglichkeit von Mehrfachbesetzungen. In dem in der Aufstellung nach Fig. la-c aufgeführten Beispiel sind 39 Doppelbelegungen und eine Dreifachbelegung von Fraktionen enthalten.Each of these fractions b is subjected to a separation according to property C (for example hydrophobicity) and gives fractions c. A total of 100 x 10 x 10 = 10,000 individual fractions are obtained. Each protein obtained by the separation is clearly assigned to one of the fractions a, b, c according to its properties. In the list according to FIG. 1, the respective fractions are designated by numbers. Here, the fractions a belong to property A. They divide the possible value range of property A into one hundred identical parts each, i.e. H. for the assumption of a value range from 0 to 100, for example, the value 1 corresponds to the range 0 to 1, the value 2 to the range 1 to 2, -, the value 100 to the range 99-100. Similarly, the possible value ranges of properties B and C are each divided into ten equal parts, i.e. H. for example, the value 1 corresponds to the range 1-10. On average, every tenth fraction contains a protein. The possibility of multiple occupations results from the random analysis. The example shown in the list according to FIG. La-c contains 39 double assignments and a triple assignment of fractions.
Aus Platzgründen und der Übersicht halber sind die leeren 9.000 Fraktionen nicht dargestellt. Fig. 1 enthält folgende tabellarische Auflistung:For reasons of space and for the sake of clarity, the empty 9,000 fractions are not shown. 1 contains the following tabular list:
Figure imgf000014_0001
wobei in Fig. la die Fraktionen a = 1 bis 33, in Fig. 2a die Fraktionen a = 33/34 bis 67 und in Fig. lc die Fraktionen a = 68 bis 100 aufgeführt sind. Fig. 2 zeigt ein dreidimensionales Diagramm mit den Positionen der durch Proteine besetzten Fraktionen nach Fig. 1.
Figure imgf000014_0001
where the fractions a = 1 to 33 are shown in FIG. la, the fractions a = 33/34 to 67 in FIG. 2a and the fractions a = 68 to 100 in FIG. 1c. FIG. 2 shows a three-dimensional diagram with the positions of the fractions occupied by proteins according to FIG. 1.
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used
A, B, C - Eigenschaft von Proteinen a, b, c - Fraktion A, B, C - property of proteins a, b, c - fraction

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zur mehrdimensionalen Analyse eines Proteoms, bei dem das biologische Material mit dem zu analysierenden Proteom aufgeschlossen und die zu dem Proteom gehörenden Proteine getrennt sowie quantitativ bestimmt und identifiziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Proteine des Proteoms unter standardisierten Bedingungen einer Vielzahl n verschiedener Trennverfahren für n>2 derart unterworfen werden, daß jeweils jede der in einem Trennschritt erhaltenen flüssigen Fraktionen ir^ in einem darauf folgenden Trennschritt m2 flüssige Fraktionen liefert, wobei nach n Trennschritten ^ * m2 * .... mn = M flüssige Fraktionen vorliegen, die mit r verschiedenen Analyseverfahren qualitativ und oder quantitativ durch an sich bekannte Identifikationsverfahren identifiziert und durch ebenfalls an sich bekannte Quantifikationsverfahren quantitativ bestimmt werden, so daß nach Zusammenfügen der Analysedaten ein n-dimensionales Abbild des Proteoms, charakterisiert durch Identifikatoren und Quantifikatoren sowie durch die Lage im n-dimensionalen Datenraum, gewonnen wird.1. Method for the multidimensional analysis of a proteome, in which the biological material is digested with the proteome to be analyzed and the proteins belonging to the proteome are separated and quantitatively determined and identified, characterized in that the proteins of the proteome are a variety of different ones under standardized conditions Separation processes for n>2 are subjected to such that each of the liquid fractions ir^ obtained in a separation step delivers m 2 liquid fractions in a subsequent separation step, whereby after n separation steps ^ * m 2 * .... m n = M liquid Fractions are present which are identified qualitatively and/or quantitatively using r different analysis methods using identification methods known per se and are quantitatively determined using quantification methods also known per se, so that after the analysis data have been combined, an n-dimensional image of the proteome is formed, characterized by identifiers and quantifiers as well as by the location in the n-dimensional data space is obtained.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennverfahren Methoden, die nach der Größe der Proteine trennen, und/oder Methoden, die nach der Masse der Proteine trennen, und/oder Methoden, die nach der Ladung der Proteine trennen, und/oder Methoden, die nach der Hydrophobizität der Proteine trennen, und/oder Methoden, die nach der Form der Proteine trennen und/oder Methoden, die nach der Affinität der Proteine hinsichtlich spezifischer Liganden auch zu Antikörpern trennen, ausgewählt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that, as separation methods, methods that separate according to the size of the proteins, and / or methods that separate according to the mass of the proteins, and / or methods that separate according to the charge of the proteins, and /or methods that separate according to the hydrophobicity of the proteins, and/or methods that separate according to the shape of the proteins and/or methods that separate according to the affinity of the proteins with regard to specific ligands, including antibodies, are selected.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Identifikationsverfahren Methoden zur Bestimmung spezifischer immunologischer Eigenschaften und/oder Bestimmungsmethoden spezifischer katalytischer Aktivität und/oder Bestimmungsmethoden zur chemischen Modifikation der Proteine des Proteoms eingesetzt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that methods for determining specific immunological properties and / or determining methods of specific catalytic activity and / or determining methods for chemical modification of the proteins of the proteome are used as identification methods.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Quantifikationsverfahren Methoden der unspezifischen Bestimmung der Proteinkonzentration mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder quantitative Bestimmungsmethoden zur Bestimmung spezifischer katalytischer Aktivitäten und/oder quantitative immunologische Methoden und/oder quantitative Bindungsassays ausgewählt werden.4. The method according to claim 1, characterized in that methods of non-specific determination of the protein concentration with different sensitivities and / or quantitative determination methods for determining specific catalytic activities and / or quantitative immunological methods and / or quantitative binding assays are selected as quantification methods.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikation einzelner Proteine des Proteoms direkt über die Massebestimmung der Proteine erfolgt.5. The method according to claim 1, characterized in that the identification of individual proteins of the proteome takes place directly by determining the mass of the proteins.
6. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikation einzelner Proteine des Proteoms nach Prolease Verdau und Masseidentifikation der Fragmente erfolgt.6. The method according to claim 1, characterized in that the identification of individual proteins of the proteome takes place after prolease digestion and mass identification of the fragments.
1. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten Trennschritt die Fraktionen in einem zweidimensionalen Mehrfachgefäßsystem, vorzugsweise in der Art und mit der Grundfläche von Mikrotitrationsplatten gesammelt werden.1. The method according to claim 1, characterized in that in the first separation step the fractions are collected in a two-dimensional multiple vessel system, preferably in the manner and with the base area of microtitration plates.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten Trennschritt die Fraktionen in einem definierten Raster, vorzugsweise im n * 96 - fach Raster der Mikrotiterplattentechnologie gesammelt werden. 8. The method according to claim 1, characterized in that in the first separation step the fractions are collected in a defined grid, preferably in the n * 96-fold grid of microtiter plate technology.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Identifika- tions- und Quantifikationsschritte in einem definiertem Raster, vorzugsweise dem n * 96 - fach Raster, mit paßfähiger Liquidhandlingstechnik erfolgen.9. The method according to claim 1, characterized in that all identification and quantification steps are carried out in a defined grid, preferably the n * 96-fold grid, with suitable liquid handling technology.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Identifikations- und Quantifikationsschritte mit wenigstens vier zweidimensional angeordneten und simultan arbeitenden Pipettorkanälen erfolgt.10. The method according to claim 9, characterized in that all identification and quantification steps are carried out with at least four pipettor channels arranged two-dimensionally and operating simultaneously.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dimension zur Trennung ein an sich bekannte hochauflösende Größenausschluß-, eine Ionenaustausch oder eine Hydrophobizitätschromato- graphie ist, daß die zweite Dimension durch parallele Trennung und Fraktionierung der Fraktionen der ersten Dimension nach einem anderen als dem für die erste Dimension verwendeten Trennprinzip erfolgt und daß jede weitere Trennung und Fraktionierung durch parallele Trenn- und Fraktioniermethoden mit den aus den jeweils vorhergehenden Trenn- und Fraktionierschritten erhaltenen Fraktionen erfolgt.11. The method according to claim 1, characterized in that the first dimension for separation is a known high-resolution size exclusion, an ion exchange or a hydrophobicity chromatography, that the second dimension by parallel separation and fractionation of the fractions of the first dimension after another as the separation principle used for the first dimension and that any further separation and fractionation is carried out by parallel separation and fractionation methods with the fractions obtained from the previous separation and fractionation steps.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysedaten für das n-dimensionale Abbild des Proteoms in einer Datenbank zusammengefaßt werden. 12. The method according to claim 1, characterized in that the analysis data for the n-dimensional image of the proteome are summarized in a database.
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