Quantitative Analyse von Protein-Massenspektren

2. Ausgangssituation
Antikörper sind Glykoproteine, die für die Immunabwehr des Organismus von zentraler Bedeutung
sind. Folglich sind sie auch für die Pharmaforschung von großem Interesse, schließlich
können diese, falls richtig eingesetzt, als Therapeutika verwendet werden. Die Analytik
von Glykoproteinen bzw. Antikörpern ist aufgrund der Anzahl möglicher Glykoformen sehr
komplex. Um diese Komplexität zu minimieren, werden häufig Oligosaccharid und Protein
separat analysiert. Dies hat allerdings den Nachteil, dass die Positionsinformation verloren
geht. Für die Charakterisierung von einfach glykosylierten Antikörpern eignen sich Massenspektrometer
besonders gut. Zum einen können mit geringsten Probenmengen verlässliche
Daten geliefert werden und zum anderen kann das Glykoprotein als Ganzes analysiert werden.
Für die Auswertung der Daten bedarf es leistungsfähiger Software, welche in der Lage ist, die
relevanten Informationen für den Biologen herauszugreifen.
Im Folgenden werden die technischen Grundlagen im Hinblick auf die Massenspektrometrie
vermittelt. Des Weiteren werden einige biologische Fakten über Glykoproteine, im speziellen
Antikörper, vermittelt. Anschließend wird ein Überblick über vorhandene Softwareprodukte
gegeben und gezeigt, warum diese allein für eine befriedigende Lösung der hiesigen Thematik
nicht ausreichend sind. Am Ende dieses Kapitels werden die Anforderungen beschrieben,
welchen eine neue Lösung gerecht werden muss.
2.1. ESI-Massenspektrometrie
Die Massenspektrometrie hat in den letzten Jahrzehnten stetig an Bedeutung gewonnen und
ist heutzutage kaum mehr aus der Analytik wegzudenken. Historisch hatte die MS ihre Hauptanwendung
in der Untersuchung von physikalischen und chemischen Prozessen v. a. in der
Ölindustrie. Durch den raschen technischen Fortschritt wurde es bald möglich, auch biochemische
Analysen hochmolekularer Substanzen durchzuführen. Zunächst waren es Lipide mit
bis zu 1 kD, heutzutage kann man dank moderner Ionisierungsmethoden komplexe Proteine
mit bis zu 250 kD untersuchen [Lehmann96].
Mit Hilfe der MS kann man u.a.:
• bekannte Substanzen in einem Gemisch identifizieren;
• eine quantitative Analyse bekannter Substanzen eines Gemisches durchführen;
• die Struktur unbekannter Verbindungen analysieren;
• Biomoleküle strukturell charakterisieren;
• Proteine und Peptide sequenzieren.
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