Überblick

Die quantitative Proteomik zielt darauf ab, Veränderungen der Proteinmenge unter verschiedenen biologischen Bedingungen zu messen. Im Gegensatz zur qualitativen Identifizierung, die lediglich das Vorhandensein eines Proteins feststellt, zeigt die Quantifizierung, wie das Proteom auf Reize, Krankheiten oder Behandlungen reagiert. Zwei Hauptstrategien dominieren das Feld: markierungsbasierte Methoden, die stabile Isotopenmarkierungen in Proteine oder Peptide einführen, und markierungsfreie Methoden, die die Abundanz aus Spektrenzählungen oder Ionenintensitäten ableiten. Jeder Ansatz hat Kompromisse zwischen Genauigkeit, Multiplex-Kapazität, Kosten und experimenteller Komplexität, wodurch die Methodenwahl stark von der biologischen Fragestellung abhängt.

Methoden

Zu den Stabilisotopenmarkierungs-Techniken gehören SILAC (metabolische Markierung in Zellkultur), TMT und iTRAQ (isobare Tags für relative und absolute Quantifizierung) sowie Dimethylmarkierung. Diese führen definierte Massenverschiebungen ein, die das Massenspektrometer unterscheiden kann, und ermöglichen die Multiplex-Analyse von bis zu 16 Proben in einem einzigen Lauf. Die markierungsfreie Quantifizierung verwendet entweder die Anzahl identifizierter Spektren (Spektralzählung) oder die Fläche des extrahierten Ionen chromatogramms jedes Peptids (MS1-Intensität). Datenunabhängige Akquisitionsmethoden (DIA) wie SWATH-MS kombinieren eine tiefe Proteomabdeckung mit quantitativer Präzision über große Probenkohorten hinweg.

Anwendungen

Die quantitative Proteomik wird häufig in der Biomarkerentdeckung eingesetzt, indem sie Proteinspiegel zwischen gesunden und kranken Geweben vergleicht, um diagnostische oder prognostische Signaturen zu identifizieren. In der Wirkstoffentwicklung erfasst sie die Zielbindung und Off-Target-Effekte. Die Integration quantitativer Daten mit ELISA- und Western-Blot-Validierung gewährleistet Robustheit. Methoden wie die Massenspektrometrie-basierte Quantifizierung ergänzen traditionelle Gel-basierte Ansätze wie SDS-PAGE und bieten eine tiefere Abdeckung und höheren Durchsatz.