Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Proteom der Fruchtfliege weitgehend erschlossen

30.04.2007
Einem Forscherteam der Universität Zürich und der ETH ist es gelungen, einen hochqualitativen Katalog der Fruchtfliege Drosophila zu erschliessen. Damit wird umfangreiches Wissen zum Proteom, d.h. zur Gesamtheit aller Proteine eines Organismus, erstmals verfügbar. Dies ist ein grosser Schritt auf dem Weg zu einem grundlegenden Verständnis unseres Körpers - und zu einer verbesserten Krankheitsdiagnostik. Die Forschungsresultate wurden publiziert in "Nature Biotechnology" (Vol. 25, No. 5).

Proteine (Eiweisse) sind die zentralen Elemente eines jeden biologischen Prozesses. Sie definieren unter anderem Struktur, Stoffwechsel und die Wechselwirkungen von Zellen innerhalb eines Organismus. Eine fehlerhafte Regulation dieser Proteine ist oft entscheidend an der Entstehung und am Verlauf von Krankheitsprozessen beteiligt. Für eine zukünftige, sowohl technisch wie medizinisch möglichst effiziente Nutzung molekularbiologischer Forschungserkenntnisse ist deshalb ein ganzheitliches Verständnis zellulärer Systeme von grosser Wichtigkeit. Dabei steht nicht mehr die Untersuchung einzelner Proteine im Vordergrund, sondern das Verhalten und die Wechselwirkungen aller Komponenten eines Systems (z.B. eines Organs, Gewebes oder auch einer Signalübertragungskette).

Um auf dem Gebiet der Proteomik ein System als Ganzes erfassen zu können, ist die Entwicklung sehr genauer, quantitativer und automatisierbarer Messverfahren und Methoden notwendig. Bis heute ist es nicht möglich, eine komplette Analyse aller Proteine eines Systems (z.B. des Blutserums oder eines Gewebes) durchzuführen. Die quantitative Gesamtanalyse aller Proteine einer Probe wäre jedoch von grösster Wichtigkeit, denn sie würde es unter anderem erlauben, krankhafte Veränderungen oder spezifische Krankheitsindikatoren in Gewebebiopsien oder Serumsproben umfassend nachzuweisen.

Unter Anwendung neuer Auswertungsverfahren ist nun ein wichtiger Schritt in diese Richtung gemacht: Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe um die Systembiologen Erich Brunner, Sonali Mohanty und den Bioinformatiker Christian Ahrens von der Universität Zürich (Center for Model Organism Proteomes, Functional Genomics Center Zürich) sowie Professor Ruedi Aebersold von der ETH (Institut für molekulare Systembiologie) - beide Hochschulen sind Teil der SystemsX-Initiative - publizierte ihre neuste Studie in "Nature Biotechnology".

... mehr zu:
»Drosophila »Organismus »Peptid »Protein »Proteom

Gegenstand der Studie war das Proteom - d.h. die Gesamtheit aller Proteine eines Organismus - der Taufliege Drosophila melanogaster. Erstmals konnten mit dieser zweijährigen Forschungsarbeit rund 63% des Proteoms eines mehrzelligen Organismus gemessen und katalogisiert werden. Für die Studie wurden Proteine aus verschiedenen Entwicklungsstadien und von Zellkulturen extrahiert, und die durch enzymatische Verdauung entstandenen Fragmente der Proteine (Peptide) wurden im Massenspektrometer analysiert. Eine neuartige, kontinuierlich begleitende bioinformatisch-statistische Analyse der experimentellen Daten unterstützte die Proteinmessungen und verhalf, zusätzliche Experimente auf Bereiche des Proteomes zu fokussieren, welche durch bisherige Experimente nicht identifiziert werden konnten. Diese Arbeit führte zu einem bisher einmaligen, mehrere Terabytes umfassenden Datensatz.

Der neue Proteomkatalog liefert neuartige Erkenntnisse in verschiedensten wissenschaftlichen Bereichen. Zum Einen konnte für viele Proteine eine erste experimentelle Bestätigung geliefert werden. Das heisst, dass zum ersten Mal und in grossem Stil die auf der Gensequenz von Proteinen basierenden Vorhersagen validiert werden konnten. Zum Andern konnte gezeigt werden, dass die Messergebnisse dazu verwendet werden können, bestehende Gen-Modelle zu verbessern oder sogar bis anhin unbekannte Proteine und deren Gen-Modelle zu entdecken. Im Weiteren wurde dargelegt, wie die begleitende bioinformatische und statistische Analyse dazu verhalf, eine Vielzahl von Proteinen eines Zelltyps oder eines Gewebes gezielter und schneller zu erfassen. Diese Methode wird ein zentrales Element für die weitere Erschliessung des Proteoms bilden.

Von früheren Studien ist bekannt, dass zur eindeutigen Identifizierung eines Proteins die Erfassung einer kleinen spezifischen Untereinheit, eines sogenannten proteotypischen Peptids, genügt und dass solch ein Peptid gewissermassen die einmalige Signatur eines Proteins bildet. Unklar war bisher, welche Peptide eines Proteins als eindeutige Proteinsignatur verwendet und im Massenspektrometer gemessen werden können. Der vorgestellte Proteomkatalog ermöglicht es nun, diese einzelnen Signaturen für eine Vielzahl von Proteinen der Drosophila zu bestimmen. In Kombination mit neuen Messmethoden wird es damit in naher Zukunft möglich sein, mit deutlich geringerem Aufwand gezielt die spezifischen Proteinsignaturen zu messen - anstelle aller möglichen Peptide der Gesamtmenge von Proteinen. So wird es neu möglich sein, innert kurzer Zeit quantitative Daten über eine Vielzahl von Proteinen zu liefern. Da die Proteine anderer Organismen grundsätzlich gleich aufgebaut sind wie der Modellorganismus der Drosophila, können nun sowohl die Proteinsignaturen für andere Organismen als auch die noch fehlenden Drosophila-Proteine per Computer berechnet werden. Die neuen Messverfahren werden damit sehr schnell sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die humane Krankheitsdiagnostik von grossem Nutzen sein.

Kontakte:
Dr. Erich Brunner
Center for Model Organism Proteomes
Institute of Molecular Biology
Universität Zürich
Telefon: +41 (0)44 635 31 26
erich.brunner@molbio.uzh.ch
www.mop.uzh.ch
Dr. Christian Ahrens
Functional Genomics Center Zurich
Universität Zürich
Telefon: +41 (0)44 635 39 30
christian.ahrens@fgcz.ethz.ch
www.mop.uzh.ch
Prof. Rudolf Aebersold
Institute of Molecular Systems Biology
ETH Zürich
Telefon: +41 (0)44 633 31 70
aebersold@imsb.biol.ethz.ch

Beat Müller | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/index.html

Weitere Berichte zu: Drosophila Organismus Peptid Protein Proteom

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen
22.02.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Rettender Ritter in goldener Rüstung
22.02.2018 | Exzellenzcluster Entzündungsforschung

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics