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 Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise