Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantensprung mit MaxQuant: Neue Software bringt Proteinforschung entscheidend voran

04.12.2008
Das in der renommierten Fachzeitschrift "Nature Biotechnology" veröffentlichte Programm zur Identifizierung von Proteomen steht ab sofort der Wissenschaftsgemeinde kostenlos zur Verfügung. (NATURE Biotechnology, Online Publikation 30.November 2008).

Multitaskingtalent MaxQuant schafft über Nacht, wofür vorher bis zu einem halben Jahr eingerechnet werden musste: Die von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Biochemie entwickelte Software identifiziert schneller und genauer als jede bisherige Methode, welche Proteine in einer Zelle produziert werden.

Voraussetzung dafür ist, dass die Proteine vorher auf eine bestimmte Art und Weise markiert und in einem Massenspektrometer analysiert werden. Als Ergebnis der massenspektrometrischen Analyse von Proteinen erhält man oft mehrere hunderttausend Messwerte, die bestimmten Molekülen zugeordnet werden müssen - bisher eine zeitintensive und mühselige Angelegenheit und ein prinzipieller technologischer Engpass.

MaxQuant dagegen wird mit der Datenflut spielend fertig: Bis in geringste Konzentrationsbereiche hinunter identifiziert das Programm auf Knopfdruck bis zu 73 Prozent der in der Probe vorhandenen Peptide (Proteinbausteine), während dies ohne MaxQuant meist nur für 10-20 Prozent gelang. Dieser Erfolg stellt einen großen Fortschritt für die Proteinforschung dar, da die Identifizierung und Quantifizierung des zellulären Inventars an Proteinen nun wesentlich erleichtert wird.

Ohne Proteine läuft nichts

Proteine spielen bei allen Lebensvorgängen eine Hauptrolle, denn sie übersetzen die in den Genen enthaltenen Informationen in zelluläre Arbeitsanweisungen und Strukturen. Sie sind daher der Schlüssel, um zu verstehen, was in Zellen vor sich geht. Die Analyse der Gesamtheit aller Gene - des Genoms - allein reicht dafür nicht, weil die genetische Information eines Organismus selektiv in ganz unterschiedliche Proteine übersetzt wird. Für die Proteinanalyse hat sich die Massenspektrometrie als Methode der Wahl etabliert. Dabei werden vorher in kürzere Stücke gespaltene Proteinstücke (Peptide) ionisiert und in der Regel in einem zweiten Schritt nochmals fragmentiert. Sowohl die ursprünglichen Proteinstücke als auch deren Fragmente werden im Massenspektrometer anhand ihrer Masse und Ladung getrennt und detektiert. Als Ergebnis einer solchen Analyse erhält man zweidimensionale Kurven (Peaks), aus denen sich die Häufigkeit und die Masse der Bruchstücke ableiten lassen. Identifiziert werden die Proteine, indem die angefallenen Molekülmassen in sogenannten Peptidbibliotheken nachgeschlagen werden, in denen die Massen der potentiell vorhandenen Proteine und ihrer Bruchstücke hinterlegt sind.

MaxQuant unverzichtbar bei der Aufklärung des Hefe-Proteoms

Sollen viele Proteine gleichzeitig erfasst werden, fällt aus den massenspektrometrischen Analysen eine riesige Datenflut an. Deren Auswertung stellte die Wissenschaft bisher vor große Probleme, denn die bisher verfügbare Software war gewöhnlich nicht für die hochgenauen Analysenergebnisse gedacht, die mit modernen Massenspektrometern erreicht werden. Mit MaxQuant steht nun eine Software zur Verfügung, die die Datenanalyse automatisiert und so wesentlich vereinfacht.. Das Besondere: MaxQuant errechnet aus den Rohdaten dreidimensionale Peaks (s. Abbildung), die sensitiver und genauer ausgewertet werden können. "Das Programm verbessert die Genauigkeit, mit der die Molekül-Massen bestimmt werden im Vergleich mit herkömmlichen Methoden etwa um den Faktor sechs", verdeutlicht Dr. Jürgen Cox, der in Zusammenarbeit mit Professor Matthias Mann, dem Direktor der Abteilung Proteomics und Signaltransduktion am MPI für Biochemie, das Programm entwickelte. Einer der ersten erfolgreichen Praxistests von MaxQuant war die Aufklärung des Proteoms der Bäckerhefe, das von Manns Arbeitsgruppe im Herbst in "Nature" veröffentlicht wurde. Unter Proteom versteht man die Gesamtheit aller Proteine, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organismus vorkommen. "Ohne MaxQuant wäre die Aufklärung des Hefe-Proteoms gar nicht machbar gewesen", betont Cox.

Hohe Nachfrage unter Wissenschaftlern

Die am Max-Planck-Institut für Biochemie entwickelte MaxQuant Software steht ab sofort allen interessierten Wissenschaftlern kostenlos zur Verfügung (Download unter:www.maxquant.org). Die schon jetzt sehr hohe Nachfrage nach dem Programm unterstreicht die Bedeutung der Neuentwicklung.

Das von Matthias Mann koordinierte PROSPECTS-Projekt - das größte EU-Forschungsprojekt auf dem Gebiet der Proteomforschung - wird im Sommer 2009 einen internationalen Workshop veranstalten, dessen Teilnehmer unter anderem eine Einführung in den praktischen Umgang mit MaxQuant erhalten.

Hintergrund PROSPECTS

Das PROSPECTS-Projekt (Proteomics specification in Time and Space) wird durch das siebte Europäische Forschungsrahmenprogramm in den nächsten fünf Jahren mit insgesamt knapp 12 Millionen Euro gefördert. Das PROSPECTS-Konsortium plant, aktuelle Proteom-Forschung durch Entwicklung neuer Technologien und Instrumente voranzubringen. PROSPECTS soll für die biomedizinische Forschung neue Einblicke in die zelluläre Funktion von Proteinen und ihre Veränderung bei Krankheiten ermöglichen. Koordinator des Projekts ist Professor Matthias Mann, der Direktor der Abteilung Proteomics und Signaltransduktion am Max-Planck-Institut für Biochemie.

Originalveröffentlichung
Jürgen Cox, Matthias Mann: MaxQuant enables high peptide identification rates, individualized p.p.b.-range mass accuracies and proteome-wide protein quantification. Nature Biotechnology, published online: 30 November 2008, doi:10.1038/nbt.1511
Kontakt:
Dr. Jürgen Cox
Prof. Dr. Matthias Mann
Abteilung Protemics und Signaltransduktion
cox@biochem.mpg.de; mmann@biochem.mpg.de
Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Monika Gödde, Eva-Maria Diehl
Tel. 089-8578-3882 /-2824
goedde@biochem.mpg.de; diehl@biochem.mpg.de
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18, 82152 Martinsried
Weitere Informationen:
http://www.maxquant.org - MaxQuant
http://www.biochem.mpg.de/mann - Abteilung Proteomics und Signaltransduktion (Prof. Dr. Matthias Mann)
http://www.prospexts-fp7.eu - PROSPECTS
http://www.biochem.mpg.de - Max-Planck-Institut für Biochemie
http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/pressemitteilungen/2008/... - Pressemitteilung zur Aufklärung des Hefeproteoms

http://www.biochem.mpg.de/news/pressroom - Pressemitteilung zu MaxQuant

Eva-Maria Diehl | idw
Weitere Informationen:
http://www.maxquant.org
http://www.biochem.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften