Quantitative Analyse von Protein-Massenspektren

Die Hüllkurve repräsentiert die Ladungsverteilung eines Analyten. Man kann sie in einem
Spektrum sehen, indem man eine gedachte Kurve durch alle Maxima einer Peakserie legt (vgl.
Abb. 2.3.5). Die Entstehung der Hüllkurve hat ihren Ursprung im Ionisierungsprozess (vgl.
Kap. 2.1). Hierbei können die Analyten abhängig von ihrer 3D-Struktur mehr oder weniger
stark ionisiert werden. Deren Fähigkeit, Ladungsträger aufzunehmen, folgt einer statistischen
Verteilung. Der Mittelpunkt der Verteilung entspricht dem Optimum an Ladungsträgern, die
ein Molekül aufnehmen kann. Anschaulich heißt dies, dass im Spektrum der intensivste Peak
einer Serie dem Optimum entspricht. Vom Optimum abweichende Ladungszahlen weisen im
Spektrum eine geringere Intensität auf.
Die in Abb. 2.3.5 dargestellte Hüllkurve ist nicht uni-modal sondern bi-modal, wie man an
den zwei lokalen Maxima der Hüllkurve erkennen kann. Dies deutet auf mehr als eine Konformation
des Moleküls hin. Die Ursache für das Vorhandensein mehrerer 3D-Strukturen lässt
sich im verwendeten Lösungsmittel finden. Die verwendeten Pufferlösungen sind meist so
ausgelegt, dass die Analyten in ihrer Fähigkeit, Ladungen aufzunehmen, gestärkt werden. Faktoren
wie Detergenzien, Chaotrope, Alkohole etc. spielen dabei eine Rolle. Der pH-Wert aber
ist sicherlich der bedeutsamste von allen. Verwendet man einen sauren pH-Wert, so können
die Moleküle wesentlich mehr Ladungen aufnehmen. Diese Senkung hat aber noch einen
zweiten Effekt: Ein Teil der Moleküle denaturiert mehr oder weniger stark, d.h. man erhält
neben der nativen Konformation noch weitere Konformationen desselben Moleküls. Jede dieser
3D-Strukturen folgt bei der Ionisierung einer eigenen Ladungsverteilung und im Spektrum
beobachtet man schließlich abhängig von der Zahl an verschiedenen Konformation eine uni-,
bi- oder sogar tri-modale Verteilung der Hüllkurve. Dass man keine n-fach modale Verteilung
beobachtet, liegt daran, dass die diversen 3D-Strukturen oft auf ähnliche Weise Ladungen
aufnehmen und dadurch quasi derselben Verteilung folgen. [Dobo01, Dobo03]
2.4. Bestehende Software
Viele Konzepte und Algorithmen, die im Rahmen dieser Arbeit benötigt werden, stehen in
Form von Bibliotheken oder fertigen Programmen dem Interessenten / Käufer zur Verfügung.
Ein Hauptproblem besteht jedoch darin, dass es sich hierbei oft um Speziallösungen handelt.
Somit wäre der Erwerb einer großen Zahl an Softwarelösungen notwendig, welche sich zudem
schlecht miteinander verknüpfen ließen, um den erwünschten Arbeitsablauf zu gewährleisten.
Im Folgenden werden einige Produkte, welche im Bereich der Massenspektrometrie anzusiedeln
sind, kurz vorgestellt.
Für die Berechnung der theoretischen Isotopenverteilung kann man z.B. das von Fernandez et
al. entwickelte Web-Tool „Isotopica“ verwenden [Fernandez04]. Hiermit kann, ausgehend
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