Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Proteininventur

18.05.2006
Internationale Kooperation von Proteomforschern erfasst erstmals den gesamten aktiven Proteinbestand in Zellen

Seit ungefähr vier Jahren ist das menschliche Genom entschlüsselt - jetzt konzentrieren sich die Wissenschaftler auf die Funktion der einzelnen Gene und damit auf ihre Produkte, die Proteine. Ein bedeutender Schritt zum Verständnis der Proteine ist jetzt Wissenschaftlern aus dem Max-Planck-Institut für Biochemie gelungen: In Zusammenarbeit mit Forschern aus Dänemark, Kanada, China und USA zeigen die Max-Planck Forscher in einer aktuellen Veröffentlichung der Zeitschrift Cell (Cell 125, 1-13), wie man mit modernsten Methoden den gesamten Bestand an aktiven Proteinen in den Zellorganellen zu einem bestimmten Moment erfassen kann. Sie liefern dadurch wesentliche neue Erkenntnisse zum Einsatz von Proteinen in der Zelle.

Zellen sind wie kleine Städte, ausgestattet mit allen notwendigen Einrichtungen der Infrastruktur, die ihnen Funktion, Wachstum und Kommunikation ermöglichen. Seit über 100 Jahren untersuchen Forscher Strukturen und Organellen in der Zelle mit mikroskopischen Methoden und ziehen Rückschlüsse auf ihre Funktion. Ergänzt durch biochemische Methoden sind mittlerweile sehr viele Details aus dem Innenleben dieser grundlegenden Organisationseinheit, aus der alle Lebewesen bestehen, bekannt: Angefangen bei den Mitochondrien als den Kraftwerken der Zelle, die für die Energiegewinnung notwendig sind, über das Endoplasmatische Retikulum, das für die Proteinsynthese unerlässlich ist und die Werkzeuge des Stoffwechsels herstellt, bis hin zum Golgi Apparat, der für die Lipidsynthese zuständig ist und damit wichtige Energiereserven für das Wachstum der Zelle produziert.

Die Wissenschaftler aus der Abteilung von Matthias Mann sind darauf spezialisiert, die einzelnen Proteine in Proteingemischen zu identifizieren. Proteine haben in der Zelle verschiedene Funktionen: Sie übernehmen Transportfunktionen oder leisten wichtige mechanische Stützfunktion. Als Enzyme katalysieren sie die verschiedensten Stoffwechselwege, und sie sind wichtige Bestandteile von Signalketten, über die z.B. Informationen von außerhalb der Zelle an den Zellkern weitergeleitet werden. Damit steuern sie auch das Abschreiben der genetischen Information und die darauffolgende Synthese neuer Proteine.

In der aktuellen Studie untersuchten die Proteom-Forscher Leberzellen der Maus. Mithilfe von Massenspektrometrie und Datenbank-Abgleichen konnten die Wissenschaftler mehr als 1400 Proteine aufspüren, die in zehn unterschiedlichen Zellkompartimenten lokalisiert sind. Einige Proteine lassen sich auf der Basis vorangegangener Untersuchungen eindeutig bestimmten Zellorganellen zuordnen. Diese Proteine wurden bei der Auftrennung des Proteingemisches als Marker eingesetzt. Proteine, die gemeinsam mit diesen Marker-Proteinen auftraten, ließen sich nun eindeutig zuordnen. Diese Methode der Proteinkorrelationsanalyse (engl. Protein Correlation Profiling) wurde von Matthias Mann und seinen Kollegen entwickelt und bereits erfolgreich bei der Bestimmung der Proteinzusammensetzung von einzelnen Zellorganellen eingesetzt.

Nachdem die Proteine der einzelnen "Kompartimente" identifiziert waren, verglichen die Wissenschaftler die jeweiligen Protein-Sets der einzelnen Zellorganellen: Von den 1400 verschiedenen Proteinen, die sie den einzelnen Zellorganellen eindeutig zuordnen konnten, kommen rund 40% auch in anderen Zellorganellen vor. Vergleiche mit Studien an Hefezellen zeigten, dass die Proteine "ihrer" Zellorganelle im Laufe der Evolution treu geblieben waren, und ihre Lokalisation über Millionen von Jahren der Entwicklung von einfachen Organismen bis hin zu Säugetieren offensichtlich stabil beibehalten haben.

Für die Zellbiologie bedeuten diese neuen Forschungsresultate einen Meilenstein. "Erstmalig konnten wir jetzt für eine sehr große Anzahl von Proteinen genaue Angaben machen, wo genau sie sich in der Zelle befinden. Daraus ergeben sich völlig neue Erkenntnisse über ihre Funktion und Wechselwirkung mit anderen zellulären Proteinen und Zellorganellen", erklärt Matthias Mann. Die Forscher hoffen mit der Proteinkorrelationsanalyse Aussagen treffen zu können, welche Proteine an der Fehlregulation von Zellen beteiligt sein können, und damit zur Erforschung von Krankheiten beizutragen, die auf gestörter Kommunikation in der Zelle beruhen.

Originalveröffentlichung:

Leonhard J. Foster, Carmen L. de Hoog, Ynaling Zhang, Yong Zhang, Xiaohui Xie, Vamsi K. Mootha and Matthias Mann
A mammalian organelle map by protein correlation profiling.
Cell 125 (1-13): 1-13 (April 2006)

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Protein Proteinkorrelationsanalyse Zelle Zellorganellen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie