Quantitative Analyse von Protein-Massenspektren

Der Algorithmus für die Berechnung der Isotopenverteilung ist in Abb. 3.4.1 dargestellt. Zuerst
wird die chemische Summenformel des Moleküls bestimmt. Anschließend wird für jedes
Element die Isotopenverteilung berechnet, d.h. Bestimmung der nominellen Masse und der
Häufigkeit für jede Isotopenkombination. Die Häufigkeiten gleicher Massen werden zusammengefasst.
Sind alle Elemente behandelt, wird noch der Massendefekt korrigiert, indem die
exakte Masse der häufigsten Isotopenkombination ermittelt wird und um den entsprechenden
Differenzbetrag zur nominellen Masse korrigiert wird. Um den Vorgang noch weiter zu beschleunigen,
wird nach jeder Berechnung der Isotopenhäufigkeit einer Kombination ein Pruning
durchgeführt, d.h. wenn die Häufigkeit nicht mehr als 0,01 % vom aktuellen Maximum
ausmacht, wird diese Kombination nicht weiter behandelt.
Mit modernen Rechnern (P4 3.2 GHz) geht die Berechnung der Isotopenverteilung einer
schweren Kette (~50 kD) in weniger als einer Sekunde von statten. Bei der Berechnung von
10 schweren Ketten bedarf es etwa 3 Sekunden Rechenzeit. Sollte einmal der Bedarf vorhanden
sein, mehrere Isotopenverteilungen in einem Batch zu berechnen oder größere Moleküle
zu prozessieren, so sollte ein anderer Lösungsansatz gewählt werden. Deutlich schneller als
der hier angewandte Multi-Nomial-Ansatz arbeitet zum Beispiel der von Rockwood et al.
entworfene Algorithmus, welcher eine schnelle Fourier Transformation (FFT) zur Berechnung
nutzt [Rockwood95]. Die im Rahmen dieser Arbeit behandelten Moleküle lassen sich alle relativ
schnell berechnen und daher spielt die Zeit keine kritische Rolle. Somit wird auf die Im-
50
Abb. 3.4.1: Algorithmus für die Berechnung der Isotopenverteilung
eines Moleküls