Kombination von hochauflösender Biopolymer-Massenspektrometrie und Element-Massenspektrometrie in der Molekül- und Element-Proteomanalytik

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Datum
2006
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Becker, J. Susanne
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Combination of high resolution biopolymer mass spectrometry and element mass spectrometry in the molecular and element proteome analysis
Forschungsvorhaben
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Zeitschriftenheft
Publikationstyp
Dissertation
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Zusammenfassung

High-resolution biopolymer mass spectrometry was used for the characterisation of tau protein and its modifications, especially phosphorylation. The identification of phosphorylation sites of tau protein was performed with FTICR-MS in combination with the soft ionisation methods, MALDI and ESI. Thirty-three phosphorylation sites were found with MALDI-, chip-ESI-FTICR-MS and chip-ESI-FTICR-MS as well as with on-chip desalting. In the literature, only some of these phosphorylations were known.
A new combination of biopolymer and elemental mass spectrometry using FTICR-MS and LA-ICP-MS (or ICP-MS) was developed to characterise modifications of proteins, e.g. phosphorylation and metal-binding in proteins. In addition to the measurement of phosphorylation and phosphorus concentration, metal concentrations in single proteins or protein mixtures separated by 2D gel electrophoresis could be determined. The modifications were analysed by FTICR-MS. Phosphorus and metal concentrations in protein mixtures were measured directly with good detection limits and high mass resolution in a short time by ICP-MS or LA-ICP-MS. This combination of two mass spectrometric methods was used to analyse mitochondrial proteins from baker's yeast and human brain proteins separated by 2D gel electrophoresis.
Tracer experiments on Alzheimer brain proteins separated by 2D gel electrophoresis with enriched stable isotopes (65Cu, 67Zn und 54Fe) were used to analyse the stability of metal binding during gel electrophoresis. The Cu-containing and in part the Zn-containing proteins are stable during gel electrophoresis. An enrichment of 54Fe in Fe-containing proteins was observed.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mit hochauflösender Biopolymer-Massenspektrometrie das Tau Protein und dessen Modifikationen, vor allem Phosphorylierungen, primär untersucht. Die Identifizierung und Charakterisierung des Tau Proteins wurde unter Verwendung der FTICR-MS in Kombination mit beiden Softionisationsmethoden MALDI und ESI durchgeführt. Es konnten mittels MALDI-, Chip-ESI-FTICR-MS und Chip-ESI-FTICR-MS mit der direkten Entsalzung der Probe auf dem Chip 33 Phosphorylierungsstellen im normalen Tau Protein identifiziert werden. Nur ein Teil der nachgewiesenen Phosphorylierungsstellen im Tau Protein war bis dahin in der Literatur bekannt.
Weiterhin wurde eine neuartige Kombination von biomolekularer Massenspektrometrie mittels FTICR-MS und anorganischer Elementmassenspektrometrie mit LA-ICP-MS bzw. ICP-MS entwickelt, die Untersuchungen zur Phosphorylierung und Bindung von Metallen in Proteinen erlaubt. Zusätzlich zur Bestimmung der Konzentration von Phosphor und des Phosphorylierungsgrades wurden deshalb auch die Metallionenkonzentrationen in einzelnen Proteinen und in verschiedenen Proteingemischen nach deren Trennung mittels 2D-Gelelektrophorese quantitativ bestimmt und die möglichen Modifikationen der Proteine mittels FTICR-MS untersucht. Mit der entwickelten neuartigen Kombination von biomolekularer und anorganischer Massenspektrometrie von FTICR-MS und LA-ICP-MS wurden mitochondriale Protein von Bäckerhefe und humane Gehirnproteine, die mit 2D-Gelelektrophorese getrennt wurden, untersucht.
Mit Hilfe gezielter Tracerexperimente an Alzheimergehirnproteinen wurde durch Zugabe stabiler angereicherter Isotopentracer (65Cu, 67Zn und 54Fe) vor und nach der Trennung der Proteine mittels 2D-Gelelektrophorese untersucht, ob die Metallionenbindungen an einzelnen Proteinen auch während der Gelelektrophorese stabil sind, aufgebrochen werden oder neuartige Metallionen-haltige Proteine gebildet werden. Es wurde gefunden, dass die Cu- und ein Teil der Zn-haltigen Proteine die denaturierenden Bedingungen der Gelelektrophorese überstehen. Eine Anreicherung an 54Fe in Fe-haltigen Proteinen konnte beobachtet werden.

Fachgebiet (DDC)
540 Chemie
Schlagwörter
MALDI-FTICR-MS, ESI-FTICR-MS, LA-ICP-MS, Proteome analysis, Tau protein, MALDI-FTICR-MS, ESI-FTICR-MS, LA-ICP-MS
Konferenz
Rezension
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Zitieren
ISO 690BECKER, J. Susanne, 2006. Kombination von hochauflösender Biopolymer-Massenspektrometrie und Element-Massenspektrometrie in der Molekül- und Element-Proteomanalytik [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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March 16, 2006
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