Komplexe in den Griff bekommen

Die meisten Vorgänge in lebenden Zellen werden von molekularen „Maschinen“ ausgeführt, die aus vielen, miteinander wechselwirkenden Proteinen bestehen.

Solche Proteinkomplexe stehen im Mittelpunkt aktueller biologischer Forschung, sind aber aussergewöhnlich schwer zu untersuchen, da die in Zellen vorhandenen Mengen für die Gewinnung gereinigter Komplexe meist zu gering sind.

Eine neue Technologie zur Herstellung von Multiprotein-Komplexen, entwickelt von Forschern am Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen, Schweiz, und am European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Grenoble, Frankreich, macht jetzt den Biologen das Leben einfacher.

In einer Veröffentlichung, die am 3. Mai in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Methods erschienen ist, beschreiben Forscher der Gruppen von Michel Steinmetz am PSI und Imre Berger am EMBL die erste durchgehend automatisierte Methodik zur Herstellung von Multiproteinkomplexen – ACEMBL.

„Das Verfahren macht es möglich, bislang schwer zugängliche Multiprotein-Komplexe schneller und effizienter in ihrer Struktur und Funktion zu erforschen.“ erklärt Michel Steinmetz, Leiter der Forschungsgruppe Proteinwechselwirkungen am PSI, die Vorteile von ACEMBL. Seine Arbeitsgruppe zeichnet unter anderem für die komplette Automatisierung des Verfahrens verantwortlich und hat das Verfahren auch anhand von bekannten Testkomplexen validiert.

ACEMBL kann Komplexe, die aus verschiedenen Arten von Bauteilen bestehen, herstellen, darunter Proteine, RNA und andere Biomoleküle. Zunächst ist das automatisierte Verfahren dafür ausgelegt, Proteine in Bakterien zu produzieren, in Zukunft wird es angepasst werden, um Komplexe auch in Säugerzellen herzustellen. Dies wird es ermöglichen, noch grössere, kompliziertere Proteinkomplexe menschlichen Ursprungs zu untersuchen, von denen viele krankheitsrelevant sind und damit als Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Medikamente dienen können. Das System ist bereits auf kommerzielles Interesse gestossen: ACEMBL wurde von dem Biotechnologie-Unternehmen ATG biosynthetics GmbH lizenziert.

Das Paul Scherrer Institut entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Festkörperforschung und Materialwissenschaften, Elementarteilchenphysik, Biologie und Medizin, Energie- und Umweltforschung. Mit 1300 Mitarbeitenden und einem Jahresbudget von rund 260 Mio. CHF ist es das grösste Forschungsinstitut der Schweiz.

Das Europäische Laboratorium für Molekularbiologie ist ein Grundlagenforschungsinstitut, das sich über öffentliche Forschungsgelder aus 20 Mitgliedstaaten und dem assoziierten Mitglied Australien finanziert. Etwa 80 unabhängige Forschungsgruppen arbeiten am EMBL zu Themen des gesamten Spektrums der Molekularbiologie. Die Eckpfeiler der EMBL- Mission sind: molekularbiologische Grundlagenforschung; Ausbildung von Wissenschaftlern, Studenten und Gastforschern aller Ebenen; Serviceleistungen für Wissenschaftler in den Mitgliedstaaten; Entwicklung neuer Instrumente und Methoden in den Biowissenschaften sowie aktiver Technologietransfer.

Kontakt:

Dr. Michel Steinmetz, Paul Scherrer Institut, Forschungsgruppe Proteinwechselwirkungen
Tel: +41 (0)56 310 4754
E-Mail: michel.steinmetz@psi.ch
Prof. Dr. Fritz Winkler, Paul Scherrer Institut, Forschungsbereich Biowissenschaften
Tel: +41 (0)56 310 4258
E-mail: fritz.winkler@psi.ch
PD Dr. Imre Berger, EMBL, Structural Biology Unit, Grenoble Outstation,
Tel: +33 4 7620 7061
E-Mail: iberger@embl.fr
Originalveröffentlichung:
Automated Unrestricted Multigene Recombineering for Multiprotein Complex Production
Bieniossek, C., Nie, Y., Frey, D., Olieric, N., Schaffitzel, C., Collinson, I., Romier, C., Berger, P., Richmond, T.J., Steinmetz, M.O. & Berger, I.

Nature Methods, Published Online 3 May 2009, http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.1326