Untersuchung von metabolischen Flüssen mithilfe von isotopenmarkierten Stoffen

Die Exposition mit Toxinen und allgegenwärtigen Chemikalien kann die Stoffwechselwege und Transformationskinetiken verändern oder sogar stören. Die Traceranalyse mit Isotopen ist eine Technik, die es ermöglicht, ein Stoffwechselsubstrat durch Einführung eines markierten Tracermoleküls in ein zell-basiertes System durch den Metabolismus zu verfolgen. Nach der zellulären Aufnahme und dem Stoffwechsel des Tracermoleküls wird das 13C in die Stoffwechselprodukte entlang der Stoffwechselwege eingebaut, die den markierten Kohlenstoff als Nährstoffquelle nutzen. Die anschließende Analyse der Einbaumenge und des Markierungsmusters durch Massenspektrometrie liefert Informationen darüber, welche Stoffwechselwege genutzt wurden. In Kombination mit Zeitreihenmessungen sind Schätzungen der Kinetik der Stoffwechselumwandlung möglich. Auf diese Weise können wir die verschiedenen Auswirkungen von Umweltfaktoren (z. B. Weichmacher) auf die Dynamik der Stoffwechselströme untersuchen. Üblicherweise werden für die Rückverfolgung markierte Kohlenstoff- (13C), Stickstoff- (15C) oder Wasserstoffquellen (2H) verwendet, aber auch eine Kombination mehrerer Tracer kann eingesetzt werden. Unsere Arbeitsgruppe befasst sich hauptsächlich mit der Messung von 13C-Isotopen-Tracer-Analysen mit markierten Kohlenstoffquellen. Für die Analyse der Markierungsmuster des zentralen Kohlenstoffstoffwechsels verwenden wir in der Regel eine gerichtete MRM-Methode mit etwa 300 Messungen auf einem QTRAP 6500+ System (Sciex). In naher Zukunft werden die Methoden auch auf unsere hochauflösenden Massenspektrometer übertragen.