Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantitative Proteomik: Wieviele Eiweißstoffe bilden ein Team?

20.01.2010
Wissenschaftler um Karl Mechtler (IMP) entwickeln im Rahmen der Österreichischen Proteomik Plattform neues Verfahren / Erfolgreicher Test an wichtigem Signalkomplex

Eiweißstoffe (Proteine) sind die "Arbeitstiere" unter den Bio-Molekülen. Ob als Transportverhikel, Baumaterial, chemischer Katalysator, Informationsvermittler, Müllschlucker - es gibt kaum eine Aufgabe in der Zelle, an der sie nicht beteiligt wären. Dabei agieren sie fast immer in Teams aus vielen Partnern: in großen Proteinkomplexen.

Je nachdem welche Arbeit gerade zu verrichten ist, kommen neue Partner hinzu und andere verlassen das Team. Identität, Konzentration und das Mengenverhältnis der interagierenden Partner eines Proteinkomplexes genau zu bestimmen, ist äußerst wichtig, um Zellfunktionen zu verstehen und um Krankheitsprozesse aufzuspüren. Auf diesem Gebiet ist nun im Rahmen der Österreichischen Proteomik Plattform APP, die von der CEMIT Center of Excellence in Innsbruck gemanagt wird, ein wichtiger Fortschritt gelungen: Die Wissenschaftler Karl Mechtler und Johann Holzmann am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien haben ein neues Verfahren der "Quantitativen Proteomik" entwickelt, mit dessen Hilfe sich die absolute Konzentration und das Mengenverhältnis von Proteinkomplexen genau analysieren lässt (1).

Die Proteomik bedient sich der Massenspektrometrie, um Proteine anhand charakteristischer Zerfallsmuster zu identifizieren. Dabei werden Protein-Bruchstücke im Massenspektrometer nach ihrem Verhältnis von Masse zu Ladung aufgetrennt und eindeutig identifiziert. Per se ist die Massenspektrometrie daher eher ein qualitatives Analysewerkzeug. Zur absoluten Mengenbestimmung ist sie dann sehr gut geeignet, wenn Vergleichs-Proben mitgemessen werden, deren Menge und Zusammensetzung genau bekannt sind. Solche Mischungen aus markierten (und dadurch von der Messprobe eindeutig zu unterscheidenden) Standard-Peptiden in exakt gewünschter Zusammensetzung herzustellen, war bisher ein teures und zeitintensives Unterfangen.

Die am IMP tätigen Wissenschafter haben nun ein neuartiges Verfahren entwickelt, welches für die Herstellung der notwendigen Standards eine große Vereinfachung und Kostenersparnis darstellt und zusätzlich die Genauigkeit der Messung erhöht. Somit kann die quantitative Analyse ganzer Proteinkomplexe wesentlich effizienter durchgeführt werden. Dieses Verfahren haben sie in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern vom CD-Labor für Proteom-Analyse und dem Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) an einem wichtigen und bekannten Proteinkomplex namens MP1-p14 erfolgreich getestet.

MP1-p14 ist ein lebenswichtiges "Duo" aus den beiden Proteinen MP1 und p14. Mausembryos, denen dieser Proteinkomplex fehlt, sterben bereits früh in der Embryonalentwicklung. Die Aufgabe des Duos ist es, zelluläre Signale, die Zelltod oder Zellwachstum auslösen, zu modulieren. Diese Signale werden von "Informations- oder Signal-Proteinen" übertragen, den Kinasen. Da es nur eine begrenzte Anzahl von Kinasen gibt, entscheidet ihr räumliches und zeitliches Zusammentreffen über die Art der Information - ganz ähnlich wie aus einer beschränkten Anzahl von Buchstaben unbegrenzte Sinnzusammenhänge vermittelbar sind.

Gerüst- und Adapterproteine stellen Kinasen am richten Ort in der Zelle zu den jeweils erforderlichen Teams zusammen. MP1-p14 übernimmt diese Aufgabe für die MAP-Kinase-Signalkette, die auch an der Entstehung vieler Tumore beteiligt ist. Daher haben Mechtler und sein Team diesen wichtigen Proteinkomplex zum Test ihres neuen quantitativen Proteomik-Verfahrens ausgesucht.

Die Proteomik ist eine noch junge Wissenschaft, die sich mit der systematischen Erforschung der Eiweißstoffe in biologischen Systemen beschäftigt. Besonderes Augenmerk liegt dabei in jüngster Zeit auf der quantitativen Analyse, der Mengenbestimmung durch Massenspektrometrie. Sie gibt messbare Größen an die Hand, um Veränderungen zu dokumentieren und Schwellenwerte zu bestimmen. Diese werden dringend benötigt, um als Biomarker krankhafte Veränderungen nachzuweisen.

Gerüstprotein-Komplexe wie MP1-p14 stellen wegen ihres Einflusses auf die MAP-Kinase-Signalkette potenzielle Ziele für die Entwicklung neuer Krebsmedikamente dar. Im Rahmen des Krebsforschungszentrums Oncotyrol in Innsbruck und im EU-Forschungsprojekt Growthstop wird gemeinsam mit Firmenpartnern unter anderem nach Inhibitoren für Gerüstproteine gesucht.

(1) "Stoichiometry Determination of the MP1-p14 Complex using a Novel and Cost-Efficient Method to Produce an Equimolar Micture of Standard Peptides" ,Holzmann et al. Anal. Chem 2009, 81, 10254 -10261

Hintergrund APP
Die österreichische Proteomik Plattform APP ist ein Forschungsnetzwerk, das im Rahmen des österreichischen Genomforschungsprogramms GEN-AU von der Bundesregierung gefördert wird. APP wurde im Jahr 2003 gestartet. Sie wird von Prof. Dr. Lukas Huber, Medizinische Universität Innsbruck, geleitet und von CEMIT Center of Excellence in Medicine and IT in Innsbruck gemanagt.
www.bmwf.gv.at/
www.gen-au.at/projekt.jsp?projektId=111&lang=de
Hintergrund GEN-AU
Das Genomforschungsprogramm GEN-AU (GENome Research in AUstria) wurde 2001 gestartet und ist das höchst dotierte Forschungsprogramm des Bundesministeriums für Wissenschaft und Forschung. Das Programmmanagement führt die FFG durch.
www.gen-au.at
www.ffg.at
Hintergrund CEMIT
CEMIT initiiert und managt Großforschungsprojekte an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft, z.B. Kompetenzzentren wie das Zentrum für Personalisierte Krebsmedizin ONCOTYROL, EU-Projekte oder -Programme. Neben APP managt CEMIT auch ein weiteres GEN-AU Projekt zu nichtkodierenden RNAs.

www.cemit.at

Hintergrund Proteomik/Genomik
Das Proteom ist die Gesamtheit aller Proteine, die in einem biologischen System zu einem bestimmten Zeitpunkt anzutreffen sind. In einer einzigen Zelle können mehr als 100 000 verschiedene Proteine in höchst unterschiedlichen Mengen vorhanden sein. Die Erforschung des Proteoms - die Proteomik - gehört daher zu den größten wissenschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Dabei gelingt immer nur eine momentane Bestandaufnahme, denn das Proteom verändert sich fortwährend - im Gegensatz zum Genom. Das Genom, also die in der DNA festgelegte Erbinformation eines Organismus', bleibt zeitlebens gleich, selbst wenn sich dieser von der Raupe zum Schmetterling wandelt. Das Proteom hingegen gibt jeweils den aktuellen Zustand eines biologischen Systems wieder, und das macht es so interessant.
Rückfragen:
CEMIT - Center of Excellence in Medicine and IT GmbH
Carola Hanisch, Kommunikation,
Karl-Kapfererstr.5,,
6020 Innsbruck,
Tel. +43.512.576523-221,
Fax. +43.512.576523-301
Email: carola.hanisch@cemit.at
www.cemit.at
IMP
Dr. Heidemarie Hurtl
Kommunikation IMP - Research Institute of Molecular Pathology
Dr. Bohr Gasse 7
1030 Wien
Tel. +43. 1. 79730-3625
Fax. +43. 1. 7987153
Email: hurtl@imp.ac.at

Dr. Heidemarie Hurtl | idw
Weitere Informationen:
http://www.imp.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen
20.09.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

nachricht Molekulare Kraftmesser
20.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik