Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Proteom-Atlas des Tuberkulose-Erregers

16.05.2013
Forschende der ETH haben die Koordinaten aller Proteine des Tuberkulose-Erregers Mycobacterium tuberculosis kartiert. Dank dieser «Landkarte» können Wissenschaftler nun jedes Protein dieses Bakteriums, das gefährliche Lungenkrankheiten verursacht, einfach finden und präzise messen.
Fotografen kennen das Problem: Mit blossem Auge sieht man zwar, auf welchem Ast des Baumes der zum Motiv gewählte Vogel sitzt. Aber den Vogel dann im Gewirr der Äste auch durch das Tele-Objektiv für die hochauflösende Nahaufnahme zu finden, braucht einiges an Geschick. Vor einem ähnlichen Problem stehen Forschende, wenn sie Proteine, die aktiven Biomoleküle der Zelle, untersuchen wollen.

Eine Suchhilfe kommt nun von Olga Schubert, ETH-Doktorandin am Institut für Molekulare Systembiologie, und ihren Kollegen: Um Wissenschaftlern zu helfen, ein bestimmtes Protein im Gewirr aller Proteine (des Proteoms) zu finden, haben sie einen Proteom-Atlas des Tuberkulose-Erregers Mycobacterium tuberculosis erstellt. Diesen stellen sie nun in der aktuellen Ausgabe von «Cell Host & Microbe» vor.

Die Nadel im Heuhaufen finden

Statt einer Kamera verwenden Wissenschaftler ein sogenanntes Massenspektrometer, um Proteine zu messen. Mit diesem Gerät können sie entweder das Gesamtbild des Proteoms aufnehmen, oder an bestimmte Stellen zoomen, um einzelne Proteine ganz präzise auszumessen. Für das «Selected Reaction Monitoring» (SRM) – die Nahaufnahme mit Telezoom-Objektiv – müssen Forscher das Massenspektrometer jedoch mit Koordinaten füttern, damit es das gewählte Protein in der Masse aus Tausenden anderer Proteine findet.

Bisher mussten Wissenschaftler, wenn sie beispielsweise gezielt einen biologischen Prozess im Mycobacterium untersuchen wollten, die SRM-Koordinaten für jedes einzelne Protein selbst bestimmen. Um die Suche nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen zu erleichtern, bestimmten Schubert und ihre Kollegen die Koordinaten sämtlicher Proteine des Tuberkulose-Erregers. Dank des neuen «Nachschlagewerks» können Wissenschaftler nun direkt an die richtige Stelle auf der Proteom-Landkarte zoomen.

97% aller Tuberkulose-Proteine abgedeckt

Um den Atlas zu erstellen, analysierten die ETH-Forschenden zunächst das gesamte Tuberkulose-Proteom. Dabei zerkleinerten sie die aus dem Mycobacterium isolierten Proteine in viele kleine Stücke, sogenannte Peptide, und massen diese mit dem Massenspektrometer. Für jedes Protein wählten sie anschliessend repräsentative Peptide aus, welche das deutlichste Signal ergaben. Diese insgesamt 17‘000 Peptide liessen sie danach künstlich synthetisieren und erzeugten SRM-Messprofile für jedes einzelne Proteinstück, womit sie 97% der etwa 4000 beschriebenen Tuberkulose-Proteine abdeckten. Die Eckdaten dieser Profile dienen nun anderen Wissenschaftlern als Anleitung, wie sie jedes einzelne Protein in der Gesamtheit aller Proteine des Krankheitserregers finden können.

Mit ihrer Gesamtanalyse des Proteoms erreichten Schubert und ihre Kollegen eine so hohe Auflösung, dass sie sogar bisher unbekannte Proteine entdeckten. So konnten sie der Liste der Tuberkulose-Proteine 22 neue hinzufügen. «Obwohl die Genomsequenz des Mykobakteriums schon lange bekannt ist, haben wir noch immer nicht das gesamte Proteom entschlüsselt», erklärt Schubert.

Kann zu neuen Therapien und Früherkennung beitragen

Die Proteine von Krankheitserregern stehen deshalb im Fokus der Forschung, da sie die Hauptangriffsfläche für neue Medikamente bieten. Die Tuberkulose gilt nach wie vor als gefährliche Krankheit, insbesondere für Patienten mit geschwächtem Immunsystem. Multi-resistente Stämme des Bakteriums, die auf die gängigsten Medikamente nicht mehr ansprechen, werden zunehmend zum Problem. Die klassische Suche nach neuen Arzneimitteln, das Durchkämmen bekannter Substanzen nach einem antibakteriellen Wirkstoff, hat bislang nicht zu den erhofften Ergebnissen geführt. Von der Grundlagenforschung erhofft man sich Erkenntnisse, die neue Angriffspunkte für Medikamente aufdecken könnten. Der Atlas des Tuberkulose-Proteoms könnte dazu wesentlich beitragen.

Die darin verzeichneten Koordinaten sind so spezifisch, dass man Tuberkulose-Proteine auch in einer komplexen Mischung aus Proteinen aufspüren kann, zum Beispiel im Blut oder einer Gewebeprobe eines Patienten. So könnten diese Daten Forschenden dabei helfen, bessere Diagnoseverfahren zu entwickeln, um eine Infektion möglichst früh zu erkennen.

Einen spezifischen Proteom-Atlas erstellten die Forschenden um Ruedi Aebersold, Professor für Molekulare Systembiologie der ETH und Universität Zürich, bereits für den Modellorganismus Hefe. Weitere Organismen, insbesondere Krankheits-Erreger, könnten folgen und der Entwicklung neuer Medikamente zugutekommen.

Literaturhinweis:
Schubert OT, Mouritsen J, Ludwig C, Röst HL, Rosenberger G, Arthur PK, Claassen M, Campbell DS, Sun Z, Farrah T, Gengenbacher M, Maiolica A, Kaufmann SHE, Moritz RL, and Aebersold R. The Mtb Proteome Library: A Resource of Quantitative Assays for the Complete Proteome of Mycobacterium tuberculosis. CELL HOST MICROBE, 2013 May 15; http://dx.doi.org/10.1016/j.chom.2013.04.008

Angelika Jacobs | ETH Zürich
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Waldrand oder mittendrin: Das Erbgut von Mausmakis unterscheidet sich je nach Lebensraum
19.07.2018 | Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

nachricht Infrarotsensor als neue Methode für die Wirkstoffentwicklung
19.07.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Europaweit erste Patientin mit neuem Hybridgerät zur Strahlentherapie behandelt

19.07.2018 | Medizintechnik

Waldrand oder mittendrin: Das Erbgut von Mausmakis unterscheidet sich je nach Lebensraum

19.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Automatisiertes Befüllen von Regalen im Einzelhandel

19.07.2018 | Verkehr Logistik

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