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Proteomforschung: Einführung

Bioinformatik-Werkzeuge

Die Proteomanalyse erfordert Bioinformatik-Werkzeuge auf vielen Ebenen. Neben den "klassischen" Sequenz-Datenbanken, die vor allem zur Homologiesuche genutzt werden, besteht ein großer Bedarf an der Entwicklung von Online-Datenbanken zur Speicherung von Proteinexpressions-Profilen. Idealerweise sollten diese verknüpft sein mit Datenbanken von Nucleotidsequenzen und "expresssed sequence tags" (ESTs). Zunehmend werden auch Softwarepakete entwickelt, die aus einer Vielzahl von Proteinexpressions-Profilen automatisch quantitative Veränderungen erkennen können. So lassen sich beispielsweise Proteinmuster von gesunden und kranken Zellen oder Geweben vergleichen und gegebenenfalls Abweichungen erkennen. Inzwischen gibt es kommerziell erhältliche Mustererkennungs-Software von verschiedenen Anbietern, wie z.B. Melanie 3 (http://www.expasy.ch/melanie/) vom Swiss Institute for Bioinformatics. Auch zur Identifizierung von Proteinen nach Massenspektrometer-Analyse existieren verschiedene (teilweise frei zugängliche) Software-Werkzeuge. Gegenwärtig fehlt es allerdings an zusätzlichen Programmsuiten, die aus verschiedenen Experimenten die biochemischen Daten (z.B. isoelektrischer Punkt, Molekulargewicht, Massenspektrum) von unidentifizierten Peptiden kombinieren und Sequenz-Datenbanken nach der wahrscheinlichen Ursprungssequenz durchsuchen können.

Die Charakterisierung eines (neu gefundenen) Proteins durch Homologiesuche und strukturelle Zuordnungen (z.B. von bestimmten Faltungsdomänen) lässt nur begrenzt Rückschlüsse auf dessen Funktion zu. Erst wenn diese Daten mit anderen unabhängigen Eigenschaften, wie z.B. Expressionsmuster, Dysfunktionen, Signalwege-Kontext, subzelluläre Lokalisation etc. verknüpft werden, lassen sich verlässlichere Aussagen über die mutmaßliche Rolle eines Proteins machen. Eine große Herausforderung besteht also auch darin, möglichst alle zugänglichen Daten über ein Protein in Datenbanken zu erfassen und vorhandene Datenbanken umfassend zu vernetzen.

Eine ausgezeichnete Quelle für online zugängliche Proteom-Datenbanken stellt der ExPASy-Server (Expert Protein Analysis System, http://www.expasy.ch/) dar.

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