Quantitative Analyse von Protein-Massenspektren

plementierung des von Rockwood et al. entwickelten Algorithmus zugunsten des einfacheren
Multi-Nomial-Algorithmus verzichtet.
Leider gibt es auch Fälle, bei denen keine Informationen über die Molekülstruktur vorhanden
sind und somit eine chemische Formel nicht vorliegt. Eine Berechnung der Isotopenverteilung
ist da nicht mehr möglich und es muss somit ein anderer Weg eingeschlagen werden, um die
Peaks zu simulieren.
Bei den Untersuchungen der Isotopenverteilung hat sich gezeigt, dass sich mit zunehmender
Molekülgröße die Isotopenkurve immer mehr einer Gauß-Kurve nähert. Es würde sich also
anbieten, die Peaks näherungsweise durch eine Gauß-Funktion darzustellen. Die Position der
Funktion ist durch den m/z-Wert bestimmt, die Intensität durch die Intensität des Spektrums
am jeweiligen m/z-Wert bzw. durch die Hüllkurve I(z), falls diese schon bestimmt ist. Der
einzige fehlende Parameter ist die Halbwertsbreite. Diese könnte man bestimmen, indem man
eine gedachte Linie auf halber Höhe legt, welche das Spektrum links und rechts schneidet.
Der Abstand der beiden Punkte entspricht dann der Halbwertsbreite. Dieser Weg hat sich allerdings
als nicht praktikabel erwiesen. Das Hauptproblem hierbei ist, dass es Massen im
Spektrum geben kann, welche gar nicht als Peak in Erscheinung treten, d.h. die gedachte Linie
schneidet das Spektrum nie.
Als weitaus bessere Lösung bietet es sich an, die Summenformel abzuschätzen, um mit dieser
in den Algorithmus für die Berechnung der Isotopenverteilung zu gehen. Für die Bestimmung
der durchschnittlichen Aminosäure haben Senko et al. die statistische Verteilung der Aminosäuren
in der PIR Protein Datenbank untersucht. Dabei sind sie auf folgende Summenformel
gekommen: [Senko95]
C4,9384H7.7583N1,3577O1,4773S0,0417 (3.4.11)
Hiermit erhält man für die durchschnittliche Masse einer Aminosäure 111,1254D. Ausgehend
davon lässt sich für eine gegebene Molekülmasse die Anzahl der Aminosäuren und damit die
Anzahl jedes oben erwähnten Atoms berechnen. Für große Moleküle (ab 6000D) stimmt die
geschätzte Summenformel sehr gut mit der tatsächlichen überein. Denn bei einem Molekül
mit z.B. 1000 C-Atomen spielen 50 C-Atome mehr oder weniger für die resultierende Isotopenverteilung
kaum eine Rolle. Da hier Glykoproteine ab 10kD betrachtet werden, ist die
Nährung folglich unproblematisch, d.h. die geschätzte Isotopenverteilung ist zur tatsächlichen
sehr ähnlich.
In Abb. 3.4.2 ist die Isotopenverteilung von vier Spezies dargestellt.
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