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Datenanalyse

2D-Gel Matching

Gematchte HepG2 Proteome-Datenbank, WITA-Proteomics AG: Toxizitätsmarker-Studie1.
Die Datenbank besteht aus 52 hochauflösenden 2D-NEPHGE-Gelen (20x30cm). Das 53. Gel (rechte obere Ecke, hellerer Hintergrund) ist das nach der Bildung aller Paarfiles gebildete "synthetische Gel". Während des Spotpaarungs-Algorithmus wurde jedes Gel einmal als Referenzgel verwendet. Diese 2D-Gel-Proteome-Datenbank mittlerer Größe enthält 185988 Spots die zu 6800 Spotgruppen zugeordnet wurden.
(Courtesy of Eurogentec SA, Seraing, Belgium)


Die Reproduzierbarkeit der 2D-Gel-Spotpattern im Matchset, der dynamische Bereich der Proteindetektionsmethode, das zur Auswertung gewählte 2D-Gel-Software-Paket, die Erfahrung des mit der Aufgabe betrauten Mitarbeiters sowie die zur Verfügung stehende Zeit sind die Haupteinflussgrößen, die die Qualität einer 2D-Gel-Proteome-Datenbank bestimmen. Während der Einfluss der experimentellen Parameter ziemlich offensichtlich ist, ist es der Beitrag den die Software-unterstütze Auswertung der Gelbilder liefert weit weniger.

Es bestehen jedoch erhebliche Unterschiede in der Qualität von Spotdetektion und Matching, sowie im Grad der Unterstützung den verschiedene Softwarepakete bei der manuellen Korrektur ihrer Interpretationsfehler auf verschiedenen Stufen der 2D-Gel-Proteome-Datenbank-Erstellung bieten. Weiterhin bestehen Unterschiede bezüglich der unterstützten Matchingstrategie: Während einige Software-Paket lediglich das Matching gegen ein einzelnes "Referenzgel" unterstützen, was leicht zur Nichtbeachtung aller nicht im Referenzgel repräsentierten Spotgruppen führt, vermeiden andere Software-Pakete dieses Problem durch das Konzept des "synthetischen Gels". Ein synthetisches Gel sollte dabei unter Einbeziehung aller Spot-Paarzuordnungen aller innerhalb der 2D-Gel-Proteome-Datenbank möglichen Gelpaar-Kombinationen gebildet werden. Das heißt, dass jedes Gel während des Matchingvorganges einmal die Rolle eines Referenzgels einnehmen muss.
Obwohl die letztere Strategie zunächst erheblich mehr CPU-Zeit benötigt, verbessert sie aber andererseits doch wesentlich die Erfassung aller Spotgruppen einer 2D-Gel-Proteome-Datenbank. Wenn dagegen andererseits nur ein einzelnes Referenzgel für das ganze Matchset verwendet wird, geht der zunächst erzielte Zeitgewinn bald durch das notwendig werdende manuelle Nacheditieren der Spotgruppen verloren oder muss mit dem Verlust interessanter Spotgruppen, nämlich der Proteine, die im Zuge der Behandlung der Proben (oder im Rahmen des untersuchten Krankheitsgeschehens) verloren gehen oder erstmalig in dieser Form exprimiert werden, bezahlt werden.

Die derzeit neueste Entwicklung im Gelmatching stellt das "All to all"-Matching-Konzept von Ludesi AB, Lund (Sweden). Die Implementierung dieser online verfügbaren 2D-Gel Analyzer-Software auf schnellen Vektorrechnern vermeidet die Fehler Referenzgel-basierenden Matchings und bietet eine hohe Prozessierungsgeschwindigkeit für größere Matchsets.



1Thome-Kromer B, Bonk I, Klatt M, Nebrich G, Taufmann M, Bryant S, Wacker U and Köpke A.
TOWARD THE IDENTIFICATION OF LIVER TOXICITY MARKERS: A PROTEOME STUDY IN HUMAN CELL CULTURE AND RATS. Proteomics 2003; 3(10), 1835-62