Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nur noch wenige weiße Flecken auf der Protein-Landkarte

30.05.2014

Die Entschlüsselung des menschlichen Proteoms kommt voran: Unter Federführung der Technischen Universität München (TUM) haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler jetzt mehr als 18.000 Proteine im menschlichen Körper kartiert – 92 Prozent des gesamten Proteoms. Die Arbeit liefert außerdem sensationelle Erkenntnisse über das Zusammenspiel von DNA, RNA und Proteinen als die molekularen Hauptakteure des Lebens. Seine Ergebnisse stellt das Team in der aktuellen Ausgabe von Nature vor.

Mit über 18.000 Eiweißstoffen haben die TUM-Forscherinnen und -Forscher einen nahezu vollständigen Proteinkatalog des Menschen erstellt und in der frei verfügbaren Datenbank ProteomicsDB (https://www.proteomicsdb.org) hinterlegt, die die TUM und das Softwareunternehmen SAP gemeinsam entwickelt haben. Sie enthält zum Beispiel Daten zur Art, Verteilung und Menge von Proteinen in verschiedenen Zell- und Gewebetypen sowie Körperflüssigkeiten.


Forscher der Technischen Universität München haben einen ersten umfassenden Katalog aller Proteine im menschlichen Körper erstellt.

H. Hahne/TUM, BioJS

Die Untersuchungen zeigen, dass einerseits etwa 10.000 Proteine in vielen Zellen und Organen vorkommen, um deren alltägliches Leben zu organisieren. Andererseits ist das Proteinmuster eines jeden Organs einzigartig und essentiell für seine Funktion. Technisch möglich wurde das Projekt durch die Kombination zweier Hochleistungstechnologien – der Massenspektrometrie und des In-Memory Computing.

Vom Bauplan zum Protein: RNA gibt Stückzahl vor

Wie wird aus einem Gen ein Protein? Dazu wird der DNA-Bauplan in mehreren Schritten als RNA-Kopie ausgelesen. Diese Boten-RNA (mRNA) dient dann als Vorlage für die Herstellung eines Proteins. In der Studie haben die Wissenschaftler jetzt gezeigt, dass jede mRNA eine definierte Anzahl an Proteinkopien vorgibt.

Dieser „Kopierschlüssel“ ist für jedes Protein spezifisch. „Offensichtlich kennt jedes mRNA-Molekül die Stückzahl für sein Protein – und weiß, ob davon 10, 100 oder 1.000 Ausgaben zu produzieren sind“, erläutert Prof. Bernhard Küster, Leiter des TUM-Lehrstuhls für Proteomik und Bioanalytik. „Da wir dieses Verhältnis nun für sehr viele Proteine kennen, können wir in praktisch jedem Gewebe von der mRNA auf die Proteinmenge schließen – und umgekehrt.“

Neue Gene – alte Gene

Zu ihrer großen Überraschung fanden die Forscher hunderte Proteinfragmente, die von DNA-Bereichen außerhalb heute bekannter Gene produziert werden. Diese neuen Proteine haben womöglich neuartige biologische Eigenschaften und Funktionen, deren Bedeutung aber noch unbekannt ist.

Demgegenüber konnten die Wissenschaftler bislang etwa 2.000 Proteine, die laut Genkarte existieren sollten noch nicht auffinden. Eine Reihe dieser Proteine sind womöglich nur in der Embryonalentwicklung vorhanden. Offenbar sind viele bekannte Gene aber auch funktionslos geworden. Das trifft nach jetziger Erkenntnis vor allem auf Geruchsrezeptoren zu – ein Hinweis, dass für den modernen Menschen der Geruchssinn nicht mehr überlebenswichtig ist.

„Vielleicht sehen wir der Evolution gerade bei der Arbeit zu“, sagt Küster „Unser Organismus deaktiviert überflüssige Gene – und testet an anderer Stelle neue Gen-Prototypen.“ Daher lässt sich vielleicht nie exakt sagen, wie viele menschliche Proteine es tatsächlich gibt.

Proteinmuster bestimmen die Wirksamkeit von Medikamenten

Schon frühere Studien zeigten, dass bestimmte Proteinmuster die Wirksamkeit von Medikamenten vorhersagen können. In der aktuellen Arbeit nahmen die Wissenschaftler 24 Krebsmedikamente ins Visier, deren Wirksamkeit auf 35 Krebszelllinien klar mit deren Proteinprofilen in Zusammenhang stand.

„Damit“, so Küster, „öffnet sich die Tür für eine individualisierte Behandlung von Patienten einen Spalt weiter. Mit Kenntnis des Proteinprofils eines Tumors könnten Medikamente zukünftig zielgerichteter eingesetzt werden. Die medizinische Forschung kann darüber hinaus neue Wirkstoffkombinationen erproben und die Therapie noch individueller auf die Bedürfnisse der Patienten ausrichten.“

Publikation:
Mathias Wilhelm, Judith Schlegl, Hannes Hahne, Amin Moghaddas Gholami, Marcus Lieberenz, Mikhail M. Savitski, Emanuel Ziegler, Lars Butzmann, Siegfried Gessulat, Harald Marx, Toby Mathieson, Simone Lemeer, Karsten Schnatbaum, Ulf Reimer, Holger Wenschuh, Martin Mollenhauer, Julia Slotta-Huspenina, Joos-Hendrik Boese, Marcus Bantscheff, Anja Gerstmair, Franz Faerber & Bernhard Kuster, Mass-spectrometry-based draft of the human proteome; Nature, DOI: 10.1038/nature13319

Weitere Informationen:

Proteinbibliothek für die biomedizinische Forschung:
https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/30911/

Typisches Proteinprofil von Tumorzellen entschlüsselt:
https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/30995/

Kontakt:
Technische Universität München
Lehrstuhl für Proteomik und Bioanalytik
http://www.wzw.tum.de/proteomics

Prof. Dr. Bernhard Küster
Tel.: +49 8161 71 5696
kuster@tum.de

Dr. Hannes Hahne
Tel.: +49 8161 71 4265
hannes.hahne@tum.de

Dr. Ulrich Marsch | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics