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 Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa
27.02.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Neurobiologie - Vorausschauend teilen
27.02.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik