Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Zeitalter für die Entdeckung neuer Proteine

15.10.2009
Wissenschaftler des HZI entwickeln neue Nachweismethode und zeigen, welche Moleküle in der Zelle arbeiten.

Proteine sind die funktionellen Einheiten der Zelle. Sie bilden sämtliche Strukturen und steuern die Abläufe in der Zelle. Der Code für den Bau der Proteine sind unsere Gene. Vom Code auf das Protein und dann sogar noch auf dessen Aufgabe zu schließen, ist eine der größten Herausforderungen für Genom- und Proteinforscher.

Unzählige bekannte und unbekannte Proteine arbeiten eng vernetzt in komplexen Stoffwechselprozessen zusammen. Die Funktion vieler Proteine ist noch unbekannt - ebenso, auf welchen Genen sie kodiert sind. Mit einer neuen Technik ist es nun möglich, neue Proteine zu entdecken, ihre Rolle bei Stoffwechselprozessen zu entschlüsseln und auch den entsprechenden Genen im Erbgut zuzuordnen. Der Name der Technik: Reaktom-Array.

Sie entstand in einer Zusammenarbeit der Bangor University in Großbritannien, dem Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und dem Institut für Biokatalyse im spanischen Madrid. Das Wissenschaftsmagazin "Science" stellt die neue Methode in seiner aktuellen Ausgabe vor.

Mit dem Reaktom-Array haben Wissenschaftler nun erstmals die Möglichkeit, die Lücke zu überbrücken, die zwischen den stetig wachsenden Genom-Datenmengen und den dahinter verschlüsselten tatsächlichen Aktivitäten in der Zelle besteht. "Wir können zwar sehr leicht die Elemente beschreiben und katalogisieren, die die DNA-Sequenzen bilden - die Gene", sagt Peter Golyshin, Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe "Umweltmikrobiologie" am HZI und Professor für Umweltgenomik an der britischen Bangor University in Wales. "Um ihre Funktion zu klären, mussten Wissenschaftler sie aber in der Vergangenheit mit bestehenden Datenbanken vergleichen, bei denen die Funktion des Gens bereits bekannt war. In gewissem Sinne verglichen sie damit immer nur bekannte Gene und Proteine mit bereits bekannten Funktionen."

Mit dem Reaktom-Array suchen die Wissenschaftler nicht länger über die Gene nach neuen Proteinen, sondern sind nun in der Lage mit einem Chip auf einen Streich sämtliche Proteine in einer Zellart oder Zellengemeinschaft zu erkennen. Und damit suchen sie nicht länger nur nach bereits bekannten Mustern, sondern können auch bisher unbekannte Proteine finden.

Für ihre Versuche stellen die Wissenschaftler zuerst aus ihrer Zellprobe einen Extrakt der Proteine her. Anschließend bringen sie dieses Gemisch auf den von ihnen entwickelten Chip: Auf einer Glasplatte sind tausende von Molekülen aufgedruckt. Eine Sammlung von etwa 1700 Stoffwechselprodukten aus allen Lebensformen. Der Chip leistet zweierlei: Erstens ist ein Satz dieser Moleküle mit Farbstoffen verbunden. Wenn ein Protein aus dem Probenextrakt mit einem dieser markierten Stoffe reagiert, verfärbt sich der Punkt. "Im Gegensatz zu vielen bisher verwendeten Methoden zeigt dieser neuartige Chip, welche Stoffwechselreaktionen mikrobielle Gemeinschaften in ihrer Umgebung tatsächlich durchführen und wie sie diese letztlich beeinflussen", sagt Peter Golyshin.

Zweitens sind dieselben 1700 Moleküle noch einmal an winzige Nanopartikel gekoppelt. Auf diese Weise dienen sie als Köder für neue Proteine, die die Wissenschaftler dann aufreinigen und untersuchen. Damit konnten die Wissenschaftler hunderte Proteine einordnen, deren Aufgabe im Zellstoffwechsel sie bisher nicht kannten und vor allem Genen zuordnen.

"Der Reaktom-Array ist ein bahnbrechendes Forschungswerkzeug und für alle Zelltypen anwendbar", sagt Kenneth N. Timmis, Leiter der Arbeitsgruppe Umweltmikrobiologie am HZI. "Und da er den Stoffwechsel von Zellen, Gewebe oder Organen zum Zeitpunkt der Probenahme darstellt und auch genaue Vergleiche möglich macht, können wir damit den Gesundheitszustand solcher Zellen beurteilen." Die Reaktom-Array Technologie können Wissenschaftler in der Grundlagenforschung bis hin zur Wirkstoffentwicklung für die Medizin nutzen. Ebenso können sie es in den Agrarwissenschaften, der Lebensmittelherstellung, der Landwirtschaft, der Materialwissenschaft und sogar im Biobergbau einsetzen.

Originalartikel: Reactome Array: Forging a Link Between Metabolome and Genome. A Beloqui, ME Guazzaroni, F Pazos, JM Vieites, M Godoy, OV Golyshina, TN Chernikova, A Waliczek, R Silva-Rocha, Y Al-ramahi, V La Cono, C Mendez, JA Salas, R Solano, MM Yakimov, KN Timmis, PN Golyshin, and M Ferrer. Science 9 October 2009: 252-257.

Dr. Bastian Dornbach | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kontinentalrand mit Leckage
27.03.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht Neuen molekularen Botenstoff bei Lebererkrankungen entdeckt
27.03.2017 | Universitätsmedizin Mannheim

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: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE