Structure and interaction of biomolecules studied by a combined application of mass spectrometry and informatics  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
62727
Type K
Principal investigator Vékey, Károly
Title in Hungarian Biomolekulák szerkezetének és kölcsönhatásainak vizsgálata informatikai és tömegspektrometriai módszerek együttes alkalmazásával
Title in English Structure and interaction of biomolecules studied by a combined application of mass spectrometry and informatics
Keywords in Hungarian Tömegspektrometria, peptid, fehérje, makromolekula, szekvenálás
Keywords in English Mass spectrometry, peptide, protein, macromolecule, sequencing
Discipline
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)50 %
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)50 %
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Core Technologies Centre (Research Center of Natural Sciences)
Participants Drahos, László
Jakab, Annamária
Pollreisz, Ferenc
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-01-31
Funding (in million HUF) 10.932
FTE (full time equivalent) 4.40
state closed project
Summary in Hungarian
Pályázatunk célja tömegspektrometriai és informatikai módszerek együttes fejlesztése és alkalmazása biomolekulák, ezen belül elsősorban peptidek és fehérjék szekvenálására, szerkezetmeghatározására és molekulák közötti kölcsönhatások vizsgálatára. E kutatási terület a tudomány élvonalába tartozik, új módszerek, metodikák kialakítására világszerte jelentős erőforrást fordítanak. Átütő siker eléréséhez alapos fiziko-kémiai háttér, gyakorlati tömegspektrometriában való jártasság és számítógépes szoftverfejlesztésben szerzett tapasztalat együttes megléte szükséges. Ezen ismereteinket az alábbi két területen kívánjuk kamatoztatni:

1) Új algoritmust és számítógépes programot kívánunk kidolgozni, amely egyszeres és többszörös töltésű peptidek tandem tömegspektrumának elméleti kiszámítását teszi lehetővé. A tandem spektrum mind az alkalmazott tömegspektrométer típusától, mind pedig a kísérleti körülményektől jelentősen függ, amit a módszerünk figyelembe vesz. A tervezett program a gyakorlati munkát, elsősorban a ma még automatikusan nem (vagy nem megfelelően) megoldott „de novo” peptidszekvenálást segítené.

2) Biomolekulák intermolekuláris kölcsönhatásainak, szupramolekuláris komplexeinek tömegspektrometriai analízisét hazai és nemzetközi együttműködéseink keretében valósítjuk meg. A kutatás során membránfehérjekomplexek, tiakaloixarének fémionokkal alkotott komplexeinek kimutatását, stabilitásuk jellemzését és a kötődés szelektivitásának vizsgálatát tervezzük
Summary
Development and application of methods based on a combination of mass spectrometry and informatics is proposed to study biomolecules, with particular emphasis on peptide and protein research. This field is in the forefront of science, where development of new methodologies is of crucial importance. The suggested projects require a solid background both in physico-chemistry, in software development and in practical applications of mass spectrometry:

1) We plan to develop a new algorithm and software to predict tandem mass spectra of singly and doubly charged peptides. Tandem spectra depend significantly on the type of mass spectrometer used and on experimental conditions, which is taken into account. The prime aim of the software is to help practical applications, in particular ’de novo’ peptide sequencing, which at present can not be adequately automated.

2) Biomolecular interactions and supramolecular complexes will be studied by mass spectrometric techniques. Complexes of membrane proteins and metal binding of tiacallixarenes is proposed, as part of national and international collaborations. Identification of supramolecular complexes, study of their stability and the selectivity of binding is envisaged.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A kutatás legfontosabb eredménye peptidek, glikopeptidek és fehérjék tömegspektrometriás viselkedésének tapasztalati és elméleti leírása. Ezen eredmények alapján olyan, nemzetközi összehasonlításban is sikeres módszereket és szoftvereket fejlesztettünk ki, mely a szerkezetkutatás lehetőségeit és a tömegspektrometria alkalmazhatóságát jelentősen bővítik. Meghatároztuk az ütközési energia optimális értéke és a molekulatömeg közötti összefüggést; mely elősegíti a kísérletek automatizálását. Sikeresen leírtuk peptidek és glikopeptidek fragmentációjának szabályait, mely a spektrumok automatikus értelmezésének alapjául szolgál. Ezen eredményeink alapján olyan szoftvert dolgoztunk ki, mely lehetővé teszi a glikoziláció mintázatának meghatározását, ill. amely ezt a rendkívül munkaigényes értékelést automatizálja. Alapkutatási eredményeinket felhasználtuk a glikozilációs mintázat meghatározására, valamint kapcsolatot mutattunk ki egyes betegségek és fehérjék glikozilációja között.
Results in English
The most significant result of the research project is experimental and theoretical description of the mass spectrometric behaviour of peptides, glycopeptides and proteins. Based on these results we have introduced successful new methodologies and software tools to improve applicability of mass spectrometry for structure analysis and for proteomics. A correlation between the optimal collision energy and molecular mass has been established; which facilitates the design of automatic operation protocols for mass spectrometry. Fragmentation behaviour of peptides and glycopeptides has been described; which is the basis of automatic spectra evaluation. Based on these results a new algorithm and software have been developed, which allows automatic determination of glycosylation patterns. This can substitute the very time consuming manual interpretation; which has been a major obstacle for studying glycosylation. The results described above have been used to determine glycosylation patterns and to observe correlations between protein glycosylation and various illnesses.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=62727
Decision
Yes





 

List of publications

  
Judit Sztáray, Antony Memboeuf, László Drahos, Károly Vékey: Leucine Enkephanil – a mass spectrometry standard, Mass Spectrometry Reviews, 2010
Memboeuf A, Nasioudis A, Indelicato S, Pollreisz F, Kuki A, Keki S, van den Brink OF, Vekey K, Drahos L: Size effect on fragmentation in tandem mass spectrometry, Anal. Chem. 82:(6) pp. 2294-2302, 2010
Judit Krenyacz, László Drahos and Károly Vékey: Collision energy and cone voltage optimisation for glycopeptide analysis, European Journal of Mass Spectrometry, Volume 15 Issue doi: 10.1255/ejms.942, 2009
Tímea Imre, Tibor Kremmer, Károly Héberger, Éva Molnár-Szöllősi, Krisztina Ludányi, Gabriella Pócsfalvi, Antonio Malorni, László Drahos, Károly Vékey: Mass spectrometric and linear discriminant analysis of N-glycans of human serum alpha-1-acid glycoprotein in cancer patients and healthy individuals, J. Proteomics, 71, 181, 2008
Lívia Budai, Oliver Ozohanics, Krisztina Ludányi, László Drahos, Tibor Kremmer, Judit Krenyacz, Károly Vékey: Investigation of genetic variants of α-1 acid glycoprotein by ultra-performance liquid chromatography–mass spectrometry, Anal Bioanal Chem 393:991–998, 2009
Oliver Ozohanics, Judit Krenyacz, Krisztina Ludányi, Ferenc Pollreisz, Károly Vékey, László Drahos: GlycoMiner: a new software tool to elucidate glycopeptide composition, Rapid Commun. Mass Spetrom., Volume 22, 3245, 2008
Csaba Peltz, László Drahos and Károly Vékey: SORI Excitation: Collisional and Radiative Processes, J. Am Chem Soc. Mass Spectrom, doi:10.1016/j.jasms.2007.09.011, 2007
Oliver Ozohanics, Ferenc Pollreisz, László Gráf, Károly Vékey: Intact protein analysis of crayfish trypsin variants,, 27th Informal Meeting on Mass Spectrometry, Retz, Austria, 2009
Oliver Ozohanics, László Drahos, Károly Vékey: Glycosylation, mass spectrometry and informatics, 3rd Central and Eastern European Proteomics Conference, Budapest,, 2009
Pollreisz Ferenc: Molekuláris komplexek tömegspektometriás vizsgálata, Elte, 2008
Karoly Vekey: Theoretical Modelling of Mass Spectrometric Reactions, 23th French Mass Spectrometry Conference, Plenary lecture, Szept. 11-14, Nantes, France page: 25, 2006
Ferenc Pollreisz, Tímea Imre, Gitta Schlosser, Pál Szabó, Károly Vékey, Gabriella Pocsfalvi: Fragmentation behavior of intact proteins on a Q-TOF type instrument, 24th Informal Meeting on Mass Spectrometry, Ustron, Lengyelorszag, 2006
Judit Krenyacz, Laszlo Drahos, Zoltan Takats, Karoly Vekey: Protein Quantitation in Biological Samples - an Alternative of ELISA, 17th International Mass Spectrometry Conference, Prague/Czech Republic, Aug 27 – Sep 1, 2006 ThP-262, 2006
O. Ozohanics, J. Krenyácz, F. Pollreisz,K. Vékey, L. Drahos: Automatic identification of saccharides and glycopeptides in MS/MS spectra, 25th Informal Meeting on Mass Spectrometry, 6th – 10 th May, Nyíregyháza-Sóstó, Hungary, 2007
Oliver Ozohanics, Judit Krenyacz, Lívia Budai, Krisztina Ludányi, Tibor Kremmer, Károly Vékey, László Drahos: ANALYSIS OF GENETIC VARIANTS OF α-1 ACID GLYCOPROTEIN IN CANCER, 26th Informal Meeting on Mass Spectrometry, Fiera di Primiero, Olaszorszag, 2008
Judit Krenyácz, László Drahos and Károly Vékey: FRAGMENTATION OF GLYCOPEPTIDES: MECHANISM AND ENERGY DEPENDENCE, 26th Informal Meeting on Mass Spectrometry, Fiera di Primiero, Olaszorszag, 2008
Olivér Ozohanics, Judit Krenyacz, Ferenc Pollreisz, Krisztina Ludányi, Károly Vékey, László Drahos: GlycoMiner: A new software tool to elucidate glycopeptide composition, 2nd Central and Eastern European Proteomics Conference, Jéna, Németorszag, 2008




 

Events of the project

  
2015-01-05 09:42:58
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szerves Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Műszercentrum (MTA Természettudományi Kutatóközpont).
2012-01-03 13:32:06
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szerkezeti Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Szerves Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont).



Back »