Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein soziales Netzwerk der menschlichen Proteine

23.10.2015

Komplexes Leben ist nur möglich, weil sich Proteine zusammenfinden, gemeinsam Strukturen bilden und zelluläre Signalwege knüpfen.

Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut (MPI) für Biochemie in Martinsried und am MPI für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden ist es jetzt gelungen, eine detaillierte Karte der menschlichen Proteininteraktionen zu erstellen.


Proteine sind über Interaktionen verknüpft (grün). Das Entfernen starker Interaktionen beeinflusst das Netzwerk kaum (blau), während dieses ohne schwache Interaktionen in Module zerfällt (rot).

(c) MPI für Biochemie / Hein & Krause

Dank einer speziellen massenspektrometrischen Quantifikationsmethode konnten sie erstmals bestimmen, wie stark jede einzelne der Interaktionen ist. „Dabei zeigte sich, dass die meisten Interaktionen nur schwach, für den Zusammenhalt des Netzwerks jedoch von entscheidender Bedeutung sind“, erklärt Marco Hein, Erstautor der Studie.

Proteine sind die molekularen Grundbausteine und Maschinen der Zelle und an praktisch allen Prozessen des Lebens beteiligt. Ihre Aufgaben verrichten sie unter anderem dadurch, dass sie miteinander interagieren und Netzwerke bilden. Mit Hilfe der quantitativen Massenspektrometrie können Wissenschaftler präzise bestimmen, welche Proteine dabei miteinander wechselwirken.

Die Technik funktioniert wie eine Art molekularer Fischfang: Ein Protein dient als Köder; fischt man es aus einem Proteingemisch heraus, so werden auch seine Interaktionspartner herausgezogen und anschließend im Massenspektrometer identifiziert. In einem großangelegten Projekt haben Martinsrieder und Dresdner Forscher über 1.100 solcher Köder-Proteine analysiert und dabei ein Netzwerk aus insgesamt 5.400 Proteinen erstellt. Diese sind durch 28.000 Interaktionen verknüpft.

Die verschiedenen Interaktionen unterscheiden sich dabei deutlich in ihren Eigenschaften. Einige Bindungen sind stark und zum Beispiel struktureller Natur, andere sind schwach und zeitlich begrenzt, etwa um Informationen in Signalwegen weiterzugeben.

Die Stärke einer Interaktion zu messen ist jedoch sehr aufwändig und war in Hochdurchsatzstudien bisher nicht möglich. Mit ihrem neuen Ansatz können die Forscher die Stärke einer Interaktion jetzt indirekt abschätzen. Dazu messen sie, wie viele Kopien aller Proteine jeweils in der Zelle vorliegen und in welchem Verhältnis die Interaktionspartner an jedem Köder-Protein anbeißen. Je stärker die Bindung zum Köder, desto mehr des jeweiligen Interaktionspartners fischen die Wissenschaftler heraus.

Dank der Studie ergibt sich ein ganz neuer Blickwinkel auf das „soziale Netzwerk“ der menschlichen Proteine. Forscher können im nun erstellten Katalog nicht nur nachschlagen, wer mit wem interagiert, sondern gleichzeitig verschiedene Arten von Proteininteraktionen unterscheiden. Es zeigt sich, dass schwache Interaktionen die Mehrheit im Netzwerk darstellen.

„Für sich allein mag eine einzelne schwache Bindung unwichtig erscheinen, in der Summe jedoch bilden diese Interaktionen das Rückgrat, das das Netzwerk zusammenhält“, erläutert Marco Hein. „Eine Eigenschaft, die das Netzwerk der Proteine mit dem zwischenmenschlichen Netzwerk unserer Gesellschaft gemein hat.“ [AK]

Originalpublikation:
M.Y. Hein, N.C. Hubner, I. Poser, J. Cox, N. Nagaraj, Y. Toyoda, I.A. Gak, I. Weisswange, J. Mansfeld, F. Buchholz, A.A. Hyman & M. Mann: “A human interactome in three quantitative dimensions organized by stoichiometries and abundances”. Cell, Oktober 2015
DOI: 10.1016/j.cell.2015.09.053

Kontakt:
Prof. Dr. Matthias Mann
Proteomics und Signaltransduktion
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
E-Mail: mmann@biochem.mpg.de

Dr. Christiane Menzfeld
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
Tel. +49 89 8578-2824
E-Mail: pr@biochem.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.biochem.mpg.de - Webseite des Max-Planck-Institutes für Biochemie
http://www.biochem.mpg.de/mann - Webseite der Abteilung von Matthias Mann

Christiane Menzfeld | Max-Planck-Institut für Biochemie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften