Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Proteom von Hefe-Mitochondrien entschlüsselt; Forscher liefern größte Proteininventur eines Zellkompartiments

06.06.2006
Ein Meilenstein in der Zellforschung: Größte Proteom-Studie von Hefe-Mitochondrien liefert neue Erkenntnisse über die Funktion von Mitochondrien-Proteinen.
Zum Abschluss der Studie berichten Chris Meisinger von der Universität Freiburg und Albert Sickmann vom Rudolf-Virchow-Zentrum/DFG-Forschungszentrum für Experimentelle Biomedizin heute in der online Ausgabe von "Journal of Proteome Research" über die letzten 102 Proteine von insgesamt 851.

Mitochondrien sind als "Kraftwerke" der Zelle bekannt. Ohne deren Energieproduktion sind höhere Lebewesen nicht lebensfähig. Neben der Zellatmung sind sie allerdings auch in eine Vielzahl zellulärer Funktionen involviert und erfüllen wichtige Aufgaben im Stoffwechsel von Eiweißen, Fetten, Zuckern und Eisen sowie bei der Apoptose, dem programmierten Zelltod. Für diese Aufgaben sind zahlreiche Proteine nötig. Einen kleinen Teil dieser Proteine stellen die Mitochondrien aus eigener Erbinformation her. Doch nur ungefähr ein Prozent wird dort produziert. 99 Prozent der Proteine werden im Zellkern programmiert, im Cytosol zusammengebaut und dann in das Zellorganell transportiert. Der Transport ist allerdings gar nicht so einfach - denn die Mitochondrien liegen in der Zelle wie eine Art Unterzelle klar abgegrenzt. Über diese Grenze geht es nur über andere Proteine, die als Shuttle dienen.

Mitochondrien - die Kraftwerke der Zelle. AG Sickmann/RVZ

Ursprünglich waren es diese Transport-Proteine, die die Zellforscher aus Freiburg interessierten. Doch bei ungefähr 1000 Proteinen, die in Mitochondrien vorkommen, waren diese mit herkömmlichen Methoden einfach nicht zu fassen. Die Zusammenarbeit mit der Gruppe um Albert Sickmann vom Rudolf-Virchow-Zentrum erwies sich als Lösung: Die Würzburger fischten einfach alles raus was sie finden konnten: eine komplette Analyse des Proteoms, aller Proteine, die sich in den Mitochondrien befinden Zur Analyse setzen sie hoch moderne Methoden wie Massenspektrometrie und Hochleistungscomputer ein, die ihnen helfen, die unglaubliche Datenmenge von über 1000 Proteinen zu ordnen und in einer Datenbank mit bereits bekannten zu vergleichen. Damit ist es den Forschern erstmals gelungen, nahezu die Gesamtheit aller Proteine von Mitochondrien zu erfassen. Nach mehr als 20 Millionen Datensätzen waren 749 Proteine (2003) bekannt, heute veröffentlichen die Forscher die letzten 102 Proteine.

Bei der Datenbankanalyse der 749 stoßen die Würzburger auf eine erste große Überraschung: Trotz der Hauptfunktion als "Kraftwerke" der Zelle sind nur 14 Prozent aller Proteine daran beteiligt. Über ein Viertel (250 Proteine) sind dafür zuständig, das eigene kleine Mitochondrien-Genom abzulesen und in Proteine zu übersetzen. Außerdem sind 25 Prozent bis dato noch völlig unbekannt - 250 Proteine gehen an die Zellforscher nach Freiburg, die deren Funktion genauer untersuchen. Die genaue funktionelle Analyse liefert den Zellforschern 10 Kandidaten. In den letzten drei Jahren konnten die Zellforscher um den Freiburger Nikolaus Pfanner damit einen Meilenstein in der Erforschung des Mitochondrien-Transport setzen: Sechs der 10 Kandidaten sind klar am Transport in die Mitochondrien beteiligt. Einige arbeiten in bereits bekannten Shuttlen - den Transportwegen TIM und TOM, für andere konnten sie einen ganz neuen Transportweg aufklären, den die Forscher SAM nennen. Damit ist einer der wichtigsten Transportmechanismen in der Zelle - der Transport von Proteinen in das "Kraftwerk" der Zelle zu einem großen Teil aufgeklärt.

84 Prozent der Proteine wurden durch die Studie nun erfasst. Dies erscheint uns nach den großen Schlagzeilen über die Entschlüsselung des Genoms, der Gesamtheit all unserer Gene, als wenig. Warum beenden die Forscher die Studie hier? Das Proteom, die Gesamtheit aller Proteine in einer Zelle oder Zellkompartiment ist jedoch hoch dynamisch. Das heißt, dass sich das Proteom im Gegensatz zum Genom ständig ändert. Die besten Daten bisher lagen bei knapp 50 Prozent (2004). Aber sind unter den fehlenden 150 noch wichtige unbekannte? Wahrscheinlich schon, allerdings ist es jetzt vorerst daran, die Techniken noch weiter zu verbessern, dann erst geht wieder das große Fischen los.

Die Entschlüsselung des Proteoms ist nicht nur in der Zellforschung von großer Bedeutung - auch in der biomedizinischen Forschung. Eine Vielzahl der identifizierten Proteine ist direkt homolog zu Proteinen des Menschen. Darunter auch solche, die beim Menschen für die Entstehung von schweren Stoffwechselkrankheiten wie das Sjörgen-Larsson-Syndrom und das Wolf-Hirschhorn-Syndrom verantwortlich sind. Auch an der Entstehung vieler Volkskrankheiten wie Krebs, kardiovaskulären Krankheiten oder Autoimmunkrankheiten sind fehlerhaft funktionierende Mitochondrien beteiligt. Die Kenntnis über diese Proteine soll zum tieferen Verständnis der Krankheiten führen.

Das Rudolf-Virchow-Zentrum ist das DFG-Forschungszentrum für Experimentelle Biomedizin und gehört als Zentrale Einrichtung zur Universität Würzburg. Das Zentrum wurde im Januar 2002 gegründet und ist eines von drei im Sommer 2001 bewilligten Pilotprojekten, mit denen die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) so genannte "Centers of Excellence" fördert. In den drei Bereichen "Nachwuchsgruppeninstitut", "Kernzentrum" und "Forschungsprofessuren" arbeiten zur Zeit neun Arbeitsgruppen auf dem Gebiet der Schlüsselproteine. Außerdem gehört ein Lehr- und Ausbildungsbereich zum Rudolf-Virchow-Zentrum. Gemeinsam mit den Fakultäten für Biologie und Medizin der Universität Würzburg werden ein Studiengang Biomedizin und eine "Graduate-School" für Doktoranden angeboten. Das "Public Science Center", eine eigene Abteilung für Öffentlichkeitsarbeit, setzt sich für den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft ein.

Kontakt und Interviewanfragen:
Rudolf-Virchow-Zentrum / DFG-Forschungszentrum für Experimentelle Biomedizin
Sonja Jülich (Leiterin Öffentlichkeitsarbeit), Telefon 0931 / 201 48714, Mobil: 0174-2118850, Email: sonja.juelich@virchow.uni-wuerzburg.de

Sonja Jülich | idw
Weitere Informationen:
http://www.rudolf-virchow-zentrum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Minutiöse Einblicke in das zelluläre Geschehen
24.01.2020 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

nachricht Forscher entdecken Impfstoff zur Stärkung des Immunsystems von Pflanzen
24.01.2020 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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: Ein ultraschnelles Mikroskop für die Quantenwelt

Was in winzigen elektronischen Bauteilen oder in Molekülen geschieht, lässt sich nun auf einige 100 Attosekunden und ein Atom genau filmen

Wie Bauteile für künftige Computer arbeiten, lässt sich jetzt gewissermaßen in HD-Qualität filmen. Manish Garg und Klaus Kern, die am Max-Planck-Institut für...

Im Focus: Integrierte Mikrochips für elektronische Haut

Forscher aus Dresden und Osaka präsentieren das erste vollintegrierte Bauelement aus Magnetsensoren und organischer Elektronik und schaffen eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung von elektronischer Haut.

Die menschliche Haut ist faszinierend und hat viele Funktionen. Eine davon ist der Tastsinn, bei dem vielfältige Informationen aus der Umgebung verarbeitet...

Im Focus: Dresdner Forscher entdecken Mechanismus bei aggressivem Krebs

Enzym blockiert Wächterfunktion gegen unkontrollierte Zellteilung

Wissenschaftler des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden im Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) haben gemeinsam mit einem...

Im Focus: Integrate Micro Chips for electronic Skin

Researchers from Dresden and Osaka present the first fully integrated flexible electronics made of magnetic sensors and organic circuits which opens the path towards the development of electronic skin.

Human skin is a fascinating and multifunctional organ with unique properties originating from its flexible and compliant nature. It allows for interfacing with...

Im Focus: Dresden researchers discover resistance mechanism in aggressive cancer

Protease blocks guardian function against uncontrolled cell division

Researchers of the Carl Gustav Carus University Hospital Dresden at the National Center for Tumor Diseases Dresden (NCT/UCC), together with an international...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

HDT-Tagung: Sensortechnologien im Automobil

24.01.2020 | Veranstaltungen

Tagung befasst sich mit der Zukunft der Mobilität

22.01.2020 | Veranstaltungen

ENERGIE – Wende. Wandel. Wissen.

22.01.2020 | Veranstaltungen

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

Minutiöse Einblicke in das zelluläre Geschehen

24.01.2020 | Biowissenschaften Chemie

HDT-Tagung: Sensortechnologien im Automobil

24.01.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Ein ultraschnelles Mikroskop für die Quantenwelt

24.01.2020 | Physik Astronomie

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