Protein-Netzwerke von Zellen und Geweben entschlüsselt

Ein Team rund um Walter Schubert vom Institut für Medizinische Neurobiologie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg hat auf dem Weg, das hochkomplexe Zusammenwirken der von den Genen kodierten Proteine zu entschlüsseln, einen Durchbruch erzielt. Erstmals konnten im Rahmen der Forschungen die räumlichen und zeitlichen Verteilungsmuster einer großen Anzahl von Proteinen in ein und derselben Zelle untersucht werden. „So wie einzelne Buchstaben allein für sich noch nicht verständlich sind, sondern nur das ganze Wort einen Sinn ergibt, verhält es sich bei unserer Entdeckung“, so Walter Schubert im Gespräch mit pressetext. Mit der neuen Technik ist ein Meilenstein in der Entschlüsselung der molekularen Netzwerke, von den Autoren „Toponom“ genannt, erreicht worden. Die Ergebnisse wurden in der Online-Ausgabe der Zeitschrift Nature Biotechnology nun veröffentlicht.

Es bestätigte sich laut Schubert die Annahme, dass Proteine innerhalb von Zellstrukturen, die ähnlich wie Buchstaben einer Sprache Worte bilden, zu hochkomplexen funktionellen Einheiten, so genannten Clustern, zusammengelegt werden. Diese ergeben für Zellen und Gewebe eine Art Visitenkarte, die dem individuellen Zelltyp die jeweiligen experimentellen Bedingungen wie auch Änderungen im Krankheitszustand widerspiegeln. So genannte Leitproteine, die diese Cluster hierarchisch kontrollieren, konnten nun somit identifiziert werden. Bei experimentellen oder krankhaften Veränderungen wandeln sich diese Cluster und die Zelle kann bestimmte Funktionen, wie beispielsweise die Zellwanderung im Falle von Krebszellen, nicht mehr oder nur in veränderter Form ausführen. „Wir könnten nun in der Zukunft Proteine bestimmter Krankheitsprozesse gezielt steuern“, erläutert Schubert im pressetext-Interview.

Schubert sieht zwei zentrale Auswirkungen. „Einerseits könnten schon bald neue therapeutische Maßnahmen entwickelt werden“, so Schubert, der auf die präklinische Entwicklung hinweist, die in den nächsten vier bis fünf Jahren abgeschlossen sein könnte. „Andererseits verspricht diese Entdeckung einen Fortschritt in der Diagnostik bzw. Frühdiagnostik und könnte bald in der Praxis eingesetzt werden.“

An diesem Projekt arbeiteten verschiedene Fachrichtungen und Institutionen mit dem Institut für Medizinische Neurobiologie Magdeburg zusammen: Die Universitätsklinik für Dermatologie und Venerologie http://www.med.uni-magdeburg.de/fme/khaut/ und der Technologie-Park „ZENIT“ der Universität Magdeburg http://www.zenit-magdeburg.de , das Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften Leipzig http://www.mis.mpg.de/ sowie das „Partner Institute for Computational Biology“ (PICB, Shanghai, China), ein Partner-Institut der Max-Planck-Gesellschaft und der Chinese Academy of Sciences (CAS) http://www.icb.ac.cn/ .

„Bereichert durch die neue Technologie steht nunmehr an, die Gesamtheit der molekularen Netzwerke der Zellen – so eben auch das Toponom des Menschen – in Krankheit und Gesundheit zu entschlüsseln“, so Schubert abschließend. Die eigens gegründete Institution Toponome-International Ltd http://www.toponome-international.com soll außerdem anderen Kollegen in der Wissenschaft helfen, diese Technologie selbst aufzubauen.