Proteomics: Techniques and Applications in Cancer Research

Zusammenfassung Unter Proteomik versteht man heute die Anwendung von Hochdurchsatz-Technologien zur Identifikation der Proteinzusammensetzung eines definierten Systems. Der Arbeitsablauf in der Proteomik umfasst die Probenvorbereitung, Probentrennung, Quantifizierung und letztendlich die Identifizierung von Proteinen. Aufgrund der Komplexität verschiedener Proteinspezies und des großen dynamischen Bereiches, in denen diese vorkommen können, sind adäquate Untersuchungstechniken erforderlich. Eine dieser Techniken besteht darin, mit einem Standardverfahren - der 2-dimensionalen Gel-Elektrophorese (2-DE)- zunächst Proteine aus Zellextrakten anhand ihrer Ladung und ihres Molekulargewichts in einzelne Proteinspots zu trennen. Nach dieser Auftrennung können die Proteine in Peptide gespalten und isolierte Proteinkomponenten mit Hilfe von Laser-unterstützter Massenspektroskopie (MALDI-TOF) untersucht werden. Anhand des Masse/Ladungs-Verhältnis der einzelnen Peptidfragmente kann man durch einen Datenbankvergleich die Identität der Ausgangs-Proteine ermitteln. Der Einsatz der Proteomanalyse im Hinblick auf die Identifikation krankheitsassoziierter Moleküle oder von Expressionsmustern in unterschiedlichen Gewebetypen steht derzeit erst am Anfang, da die Standardisierung dieser Techniken eine große Herausforderung darstellt. Dennoch stellt die Proteomanalyse einen vielversprechenden Ansatz dar, ein holistisches Bild vom Zustand einer Zelle zu entwerfen. Verglichen mit Analysen auf RNA-Ebene, den so genannten Transkriptomstudien, ergeben sich folgende Vorteile: (1) nur mit Proteomanalysen können posttranslationale Modifikationen, wie z. B. Phosphorylierung von Proteinen, die am Zellzyklus oder Signaltransduktionswegen beteiligt sind, erkannt werden, (2) RNA-Mengen in einer Zelle korrespondieren nicht notwendigerweise mit den respektiven Proteinmengen, (3) Feedback-Mechanismen innerhalb komplexer Stoffwechselwege können die Proteinaktivität ohne erkennbare Veränderungen auf der DNA- oder RNA-Ebene beeinflussen.