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<!DOCTYPE html>

<title>Proteinsequenzierung</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Proteinsequenzierung</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Die <b>Proteinsequenzierung</b> bezeichnet biochemische Methoden zur Bestimmung der <a href="Aminos%C3%A4uresequenz" title="Aminosäuresequenz">Aminosäuresequenz</a> von <a href="Protein" title="Protein">Proteinen</a> oder <a href="Peptid" title="Peptid">Peptiden</a>. Sie ist als <a href="Proteincharakterisierung" title="Proteincharakterisierung">Proteincharakterisierung</a> von wesentlicher Bedeutung in der <a href="Proteomik" title="Proteomik">Proteomik</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="De-Novo-Sequenzierung"><i>De-Novo</i>-Sequenzierung</h2></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation"><span class="hauptartikel-pfeil" title="siehe" aria-hidden="true" role="presentation">→ </span><i><span class="hauptartikel-text">Hauptartikel</span>: <a href="De-Novo-Peptidsequenzierung" title="De-Novo-Peptidsequenzierung">De-Novo-Peptidsequenzierung</a></i></div>

<p>Wenn keine Datenbank-Daten benutzt werden bzw. vorhanden sind, wird die Sequenzierung <i>De-Novo</i> genannt. Die Proteinsequenzierung per massenspektrometrischer Analyse erfolgt durch zusätzliche Fragmentierung der Peptide und einer Auftrennung in einem <a href="Reflektron" title="Reflektron">Reflektron</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Edman-Abbau">Edman-Abbau</h2></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation"><span class="hauptartikel-pfeil" title="siehe" aria-hidden="true" role="presentation">→ </span><i><span class="hauptartikel-text">Hauptartikel</span>: <a href="Edman-Abbau" title="Edman-Abbau">Edman-Abbau</a></i></div>

<p>Der <a href="Edman-Abbau" title="Edman-Abbau">Edman-Abbau</a> ist die klassische Methode zum Sequenzieren von Peptiden und Proteinen, er wird heutzutage aber nur noch selten verwendet. Im Edman-Abbau wird in einem zyklischen Prozess in jedem Reaktionszyklus die <a href="N-Terminus" title="N-Terminus">N-terminale</a>

Aminosäure <a href="Derivat_(Chemie)" title="Derivat (Chemie)">derivatisiert</a>, abgespalten und als <a href="Phenylisothiocyanat" title="Phenylisothiocyanat">Phenylthiohydantoin</a>-Aminosäure

per <a href="HPLC" class="mw-redirect" title="HPLC">HPLC</a> identifiziert.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Statt des Edman-Abbaus wird das Protein aus massenspektrometrischen Fragmentspektren sequenziert. Der Vorteil von massenspektrometrischen Verfahren gegenüber dem Edman-Abbau liegen in erster Linie in einem geringeren Probenbedarf und einer deutlich verkürzten Analysezeit.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Außerdem kann die Probe auch in geringerer Reinheit vorliegen und es können auch N-terminal blockierte (z. B. durch <a href="Acetylierung" title="Acetylierung">Acetylierung</a>, Formylierung) Peptide untersucht werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Schlack-Kumpf-Abbau">Schlack-Kumpf-Abbau</h2></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation"><span class="hauptartikel-pfeil" title="siehe" aria-hidden="true" role="presentation">→ </span><i><span class="hauptartikel-text">Hauptartikel</span>: <a href="Schlack-Kumpf-Abbau" title="Schlack-Kumpf-Abbau">Schlack-Kumpf-Abbau</a></i></div>

<p>Beim Schlack-Kumpf-Abbau wird <a href="C-Terminus" title="C-Terminus"><i>C</i>-terminal</a> sequenziert.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Nanoporen-Sequenzierung">Nanoporen-Sequenzierung</h2></div>

<p>Bei einem Durchtritt von einzelnen linearisierten Proteinen durch Nanoporen kann über die Veränderung der <a href="Elektrische_Leitf%C3%A4higkeit" title="Elektrische Leitfähigkeit">elektrischen Leitfähigkeit</a> an der Nanopore die Aminosäureabfolge bestimmt werden. Diese Methode ist eine Weiterentwicklung der <a href="DNA-Sequenzierung" title="DNA-Sequenzierung">DNA-Sequenzierung</a> mit Nanoporen.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Protein-Identifikation">Protein-Identifikation</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Indirekte_Sequenzierung">Indirekte Sequenzierung</h3></div>

<p>Um die Aminosäuresequenz eines Proteins zu bestimmen, wird meist entweder die Gensequenz der DNA aus einer <a href="DNA-Sequenzierung" title="DNA-Sequenzierung">DNA-Sequenzierung</a> oder aus einer Datenbank sequenzierter <a href="Genom" title="Genom">Genome</a> wie <a href="BLAST-Algorithmus" title="BLAST-Algorithmus">tBLAST</a> <i><a href="In_silico" title="In silico">in silico</a></i> in eine Proteinsequenz übersetzt. Durch <a href="Molekulares_Display" title="Molekulares Display">molekulare Displays</a> kann die Gensequenz eines Proteins erhalten werden. Daneben eignen sich auch noch massenspektrometrische Verfahren und der (eher historisch verwendete) Edman-Abbau zur direkten Identifizierung eines Proteins.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Massenspektrometrische_Proteinanalytik">Massenspektrometrische Proteinanalytik</h3></div>

<p>Die wichtigste Methode zur direkten Sequenzierung von Proteinen ist die <a href="Massenspektrometrie#Biochemie" title="Massenspektrometrie">Massenspektrometrie</a> mit Hilfe des <a href="Peptidmassenfingerprint" title="Peptidmassenfingerprint">Peptidmassenfingerprint</a>.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Ihre Bedeutung wuchs in den letzten Jahren stark, auch in Zusammenhang mit der sich verbessernden Computertechnik. Prinzipiell können mit Massenspektrometrie Proteine jeder Größe sequenziert werden, die Berechnung der Sequenz gestaltet sich jedoch mit zunehmender Größe immer schwieriger. Zudem sind Peptide aufgrund ihrer besseren <a href="L%C3%B6slichkeit" title="Löslichkeit">Löslichkeit</a> leichter zu präparieren. Das Protein wird daher zunächst mit einer <a href="Endoprotease" class="mw-redirect" title="Endoprotease">Endoprotease</a> verdaut und die resultierende Lösung durch <a href="HPLC" class="mw-redirect" title="HPLC">HPLC</a> separiert.

</p><p>Im Massenspektrometer müssen die Peptide zunächst <a href="Ion" title="Ion">ionisiert</a> werden. Eine der beiden häufig verwendeten Methoden zur Ionisation ist die <a href="Elektrospray-Ionisation" title="Elektrospray-Ionisation">Elektrospray-Ionisation</a>, die andere die Matrix-unterstützte Laserdesorption/Ionisation (<a href="MALDI" class="mw-redirect" title="MALDI">MALDI</a>). Bei erster wird die Lösung durch eine dünne Düse mit hohem, positivem Potential (positiver Ladung) ins Massenspektromer gesprüht. Die Tröpfchen zerfallen im Vakuum, bis nur noch einzelne Ionen vorliegen. Die Peptide <a href="Fragmentierung_(Massenspektrometrie)" title="Fragmentierung (Massenspektrometrie)">fragmentieren</a> dann, das <a href="Masse-zu-Ladung-Verh%C3%A4ltnis" title="Masse-zu-Ladung-Verhältnis">Masse-zu-Ladung-Verhältnis</a> der Fragmente wird gemessen. Das resultierende Fragment-Spektrum wird mit Programmen analysiert und mit Datenbanken abgeglichen. Der Prozess wird meist anschließend mit einem anders verdauten Protein wiederholt, um aus den Fragmenten das ursprüngliche Protein rekonstruieren zu können.

</p><p>Für die Analyse der Fragment-Spektren ist hilfreich, dass Fragmentierungen in erster Linie an den Peptidbindungen auftreten (b- und y-Fragmente in der folgenden Abbildung):

</p><p><span typeof="mw:File"></span>

</p><p>Die Abbildung stellt verschiedene Möglichkeiten für die Bildung von Fragmenten aus einem (protonierten) Peptid bestehend aus n Aminosäuren dar. Die Nomenklatur der verschiedenen Fragmente – z. B. b<sub>1</sub>-Fragment oder y<sub>4</sub>-Fragment (= y<sub>n-1</sub>-Fragment bei n=4 Aminosäuren) – geht auf Vorschläge von Roepstorff, Fohlman und Biemann zurück.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Fragmente der N-terminalen Serie werden mit a, b und c bezeichnet, die der C-terminalen Serie mit x, y und z. Im Index wird zudem die Zahl der enthaltenen Aminosäuren angegeben. Die seltener auftretenden Fragmente der Aminosäure-Seitenketten werden mit d, v und w gekennzeichnet. Letztere Fragmente können die Unterscheidung von <a href="Leucin" title="Leucin">Leucin</a> und <a href="Isoleucin" title="Isoleucin">Isoleucin</a> in der Kette ermöglichen.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Pehr Edman, Geoffrey Begg: <cite style="font-style:italic">A protein sequenator</cite>. In: <cite style="font-style:italic">European Journal of Biochemistry</cite>. 1967, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>80–91</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1967.tb00047.x">10.1111/j.1432-1033.1967.tb00047.x</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Proteinsequenzierung&rft.atitle=A+protein+sequenator&rft.au=Pehr%26%2332%3BEdman%2C%26%2332%3BGeoffrey+Begg&rft.btitle=European+Journal+of+Biochemistry&rft.date=1967&rft.doi=10.1111%2Fj.1432-1033.1967.tb00047.x&rft.genre=book&rft.pages=80-91" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">M. Wilm, Shevchenko, A., Houthaeve, T., Breit, S., Schweigerer, L., Fotsis, T., & Mann, M.: <cite style="font-style:italic">Femtomole sequencing of proteins from polyacrylamide gels by nano-electrospray mass spectrometry</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Nature</cite>. 379. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>6564</span>, 1996, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>466–469</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/379466a0">10.1038/379466a0</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Proteinsequenzierung&rft.atitle=Femtomole+sequencing+of+proteins+from+polyacrylamide+gels+by+nano-electrospray+mass+spectrometry&rft.au=M.%26%2332%3BWilm%2C%26%2332%3BShevchenko%2C+A.%2C+...&rft.date=1996&rft.doi=10.1038%2F379466a0&rft.genre=journal&rft.issue=6564&rft.jtitle=Nature&rft.pages=466-469&rft.volume=379.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Y. Yang, R. Liu, H. Xie, Y. Hui, R. Jiao, Y. Gong, Y. Zhang: <i>Advances in nanopore sequencing technology.</i> In: <i>Journal of nanoscience and nanotechnology.</i> Band 13, Nummer 7, Juli 2013, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%221533-4880%22&key=cql">1533-4880</a></span></span>, S. 4521–4538, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23901471?dopt=Abstract">PMID 23901471</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Joshua J. Coon: <cite style="font-style:italic">Collisions or Electrons? Protein Sequence Analysis in the 21st Century</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Anal. Chem.</cite> 81. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>9</span>, 13. April 2009, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>3208–3215</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/ac802330b">10.1021/ac802330b</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Proteinsequenzierung&rft.atitle=Collisions+or+Electrons%3F+Protein+Sequence+Analysis+in+the+21st+Century&rft.au=Joshua+J.%26%2332%3BCoon&rft.date=2009-04-13&rft.doi=10.1021%2Fac802330b&rft.genre=journal&rft.issue=9&rft.jtitle=Anal.+Chem.&rft.pages=3208-3215&rft.volume=81.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">P. Roepstorff, Fohlman: <cite style="font-style:italic">Proposal for a common nomenclature for sequence ions in mass spectra of peptides. Biomed Mass Spectrom</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Biomedical Mass Spectrometry</cite>. 11. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>11</span>, 1984, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>601</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/bms.1200111109">10.1002/bms.1200111109</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Proteinsequenzierung&rft.atitle=Proposal+for+a+common+nomenclature+for+sequence+ions+in+mass+spectra+of+peptides.+Biomed+Mass+Spectrom&rft.au=P.%26%2332%3BRoepstorff%2C%26%2332%3BFohlman&rft.date=1984&rft.doi=10.1002%2Fbms.1200111109&rft.genre=journal&rft.issue=11&rft.jtitle=Biomedical+Mass+Spectrometry&rft.pages=601&rft.volume=11.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text">Biemann, K. (1992) Mass spectrometry of peptides and proteins. Annu Rev Biochem 61: 977-1010.</span>

</li>

<li id="cite_note-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-7">↑</a></span> <span class="reference-text">Christian Schmelzer: <cite style="font-style:italic">Massenspektrometrische Charakterisierung von Proteinhydrolysaten: Verdaustudien an <i>beta</i>-Casein und Strukturuntersuchungen an Elastin</cite>. 2007 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://sundoc.bibliothek.uni-halle.de/diss-online/07/07H112/prom.pdf">uni-halle.de</a> [PDF]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Proteinsequenzierung&rft.au=Christian+Schmelzer&rft.btitle=Massenspektrometrische+Charakterisierung+von+Proteinhydrolysaten%3A+Verdaustudien+an+beta-Casein+und+Strukturuntersuchungen+an+Elastin&rft.date=2007&rft.genre=book" style="display:none"> </span></span>

</li>

</ol>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li><a href="Friedrich_Lottspeich" title="Friedrich Lottspeich">Friedrich Lottspeich</a>, <a href="Joachim_W._Engels" title="Joachim W. Engels">Joachim W. Engels</a>, Solodkoff, Zettlmeier, Lay: <i>Bioanalytik</i>. 3. Auflage, Spektrum, Heidelberg, 2012, ISBN 978-3-8274-0041-3.</li>

<li><a href="Hubert_Rehm" title="Hubert Rehm">Hubert Rehm</a>, Thomas Letzel: <i>Der Experimentator: Proteinbiochemie / Proteomics</i>. 6. Auflage, Spektrum, Heidelberg 2009, ISBN 978-3-8274-2312-2.</li></ul></div><div><div class="zim-footer">

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