Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.

Neuer Protein-Katalog: Die Bausteine, die uns zum Menschen machen

Von

Proteom des Menschen: Welche Stoffe entstehen in unseren Zellen? Zur Großansicht
TUM/ H. Hahne

Proteom des Menschen: Welche Stoffe entstehen in unseren Zellen?

Ohne Proteine läuft im Körper nichts. Sie verleihen Organen ihr Aussehen und ihre Funktion. Jetzt haben Forscher den ersten umfassenden Katalog der Bausteine des menschlichen Körpers vorgelegt.

Proteine oder Eiweiße verbinden die meisten Menschen mit Essen. Nicht von ungefähr - sie sind die grundlegenden Bausteine aller Zellen, von Pflanzen und Tieren und damit Teil der Nahrung. Sie bestimmen den Aufbau von Geweben, etwa der Haut, sind Teil von Muskeln, Haaren und Nägeln oder lassen Blut gerinnen. Als Antikörper bekämpfen sie Krankheitserreger, als Botenstoffe oder Hormone leiten sie Informationen im Körper weiter. Kurz gesagt: Ohne Proteine läuft im Körper gar nichts.

Die Proteine aus der Nahrung werden allerdings nicht direkt weiterverwendet, sondern im Darm in ihre Bausteine zerlegt. Aus ihnen bauen sich die Zellen die Proteine, die sie benötigen. Welche das sind, ist auf Genen gespeichert.

Doch so einfach das System in der Theorie klingt - ein Gen enthält den Bauplan für ein Protein -, so undurchsichtig ist es in der Praxis. Welche Gene den Bauplan für welche Proteine bereithalten und unter welchen Bedingungen sie abgelesen werden, ist in großen Teilen noch ein Rätsel. Dabei könnte das Wissen helfen, Krankheiten zu erforschen und die Wirkung von Medikamenten zu verbessern - möglicherweise stärker als die Entschlüsselung des menschlichen Genoms.

Zwei internationale Forscherteams um Bernhard Küster von der Technischen Universität München und Akhilesh Pandey von der Johns Hopkins University in Baltimore haben nun erstmals einen Katalog mit fast allen Proteinen vorgelegt, die der Mensch in seinem Gewebe herstellt. Zusammen werden diese als Proteom bezeichnet.

Was Organe ausmacht

Beide Forschergruppen untersuchten in mehr als 30 Geweben, welche Proteine in den jeweiligen Zellen hergestellt werden - etwa in der Lunge, dem Herzen und der Leber oder auch im Blut. Die Amerikaner erfassten 17.294 Proteine und damit etwa 84 Prozent des Proteoms, berichten sie im Fachmagazin "Nature". Die Deutschen trugen in ihrer "Nature"-Studie 18.000 Proteine zusammen. Das entspricht 92 Prozent des Proteoms. Damit ist der Katalog nahezu vollständig.

"Das Bemerkenswerte der beiden Arbeiten ist aus meiner Sicht, dass sie erstmals umfassend zeigen, welche Proteine es in einzelnen Geweben gibt", kommentiert Michael Glocker, Direktor am Proteome Center der Uni Rostock, der nicht an den Studien beteiligt war.

Laut den Proteomkatalogen kommen etwa 70 Prozent der gefundenen Proteine in allen untersuchten Organen und Körperflüssigkeiten vor - werden aber in unterschiedlichen Mengen hergestellt. "Das heißt im Umkehrschluss, dass weniger als 30 von 100 Proteinen in einem Gewebetyp einzigartig sind", erklärt Glocker. Sie und die unterschiedlichen Proteinmengen machen die Organe zu dem, was sie sind - verleihen ihnen ihr Aussehen und ihre Funktion.

Angriffsplan für Krebsmedikamente

Um herauszufinden, welche Proteine in welchen Zellen produziert werden, nutzten die Wissenschaftler die sogenannte Massenspektrometrie: Moleküle werden in einem elektrischen Feld je nach Masse und Ladung sortiert. So lässt sich herausfinden, um welche Substanzen es sich handelt.

Proteine in Gehirn, Herz, Leber und Muskel sortiert im Massenspektrometer.
TUM/ H. Hahne

Proteine in Gehirn, Herz, Leber und Muskel sortiert im Massenspektrometer.

"Die Studien sind gut gemacht und kommen beide zu ähnlichen Ergebnissen", sagt Glocker. Boris Macek vom Proteome Center der Universität Tübingen, der ebenfalls nicht an den Studien beteiligt war, spricht von einem Meilenstein für die moderne Biomedizin. Beide Forscher sind überzeugt, dass der Proteinkatalog nützlich sein wird, um Angriffsziele für Medikamente zu finden.

Bereits heute greifen viele Arzneien die Proteine in kranken Zellen an, um sie zu zerstören. Allerdings unterscheidet sich das Proteom je nach Lebensphase, Alter, Umfeld und Gesundheitszustand. Auch deshalb wirken etwa manche Krebsmedikamente bei dem einen Patienten und bei dem anderen nicht. Auf Grundlage der Proteomübersicht könne man künftig leichter untersuchen, wie sich die Zusammensetzung der Proteine bei Krankheiten verändert, erklärt Glocker. "Es geht hier um personalisierte Medizin."

"Einen direkten Nutzen in der Klinik gibt es derzeit aber noch nicht", sagt Küster. "Wir schaffen hier die Grundlagen für die Medizin von übermorgen."

Der Autorin auf Twitter folgen

Diesen Artikel...
Forum - Diskutieren Sie über diesen Artikel
insgesamt 10 Beiträge
Alle Kommentare öffnen
    Seite 1    
1. Großartig!
goinz 28.05.2014
Ein echter Meileinstein! Eine Schande nur, dass es nicht in einem Open-Access Journal publiziert wurde. Der Impact Factor scheint den Forschern wichtiger zu sein als die freie Zugänglichkeit aller zu den Daten...
2. ...
Newspeak 28.05.2014
Zitat von goinzEin echter Meileinstein! Eine Schande nur, dass es nicht in einem Open-Access Journal publiziert wurde. Der Impact Factor scheint den Forschern wichtiger zu sein als die freie Zugänglichkeit aller zu den Daten...
Keine Sorge. Der Artikel wird auf 4 Seiten bestimmt nicht die Daten von 18.000 Proteinen enthalten. Dieselben sind vermutlich in einer Online-Datenbank hinterlegt. Der Artikel wird eher konzeptionell und allgemein sein und dient im Grunde nur den Forschern dazu, zitiert zu werden und zitieren zu können. Abgesehen davon, die Massenspektren sind im wesentlichen uninteressant. Selbst die Aminosäuresequenz ist es. Solange man die dreidimensionale Struktur der Proteine nicht kennt, nutzen sie für anwendungsnahe Forschung oder grundlegendes Verständnis recht wenig. Die Strukturaufklärung bleibt der Flaschenhals.
3. Beinahe Open Access
hpasterkamp 28.05.2014
Zitat von goinzEin echter Meileinstein! Eine Schande nur, dass es nicht in einem Open-Access Journal publiziert wurde. Der Impact Factor scheint den Forschern wichtiger zu sein als die freie Zugänglichkeit aller zu den Daten...
Der Artikel gibt diesen link an http://www.humanproteomemap.org/. Dort gibt es Suchmöglichkeiten für organspezifischen Daten und pathways.
4. http://www.humanproteomemap.org/
marvinj 28.05.2014
Zitat von NewspeakKeine Sorge. Der Artikel wird auf 4 Seiten bestimmt nicht die Daten von 18.000 Proteinen enthalten. Dieselben sind vermutlich in einer Online-Datenbank hinterlegt. Der Artikel wird eher konzeptionell und allgemein sein und dient im Grunde nur den Forschern dazu, zitiert zu werden und zitieren zu können. Abgesehen davon, die Massenspektren sind im wesentlichen uninteressant. Selbst die Aminosäuresequenz ist es. Solange man die dreidimensionale Struktur der Proteine nicht kennt, nutzen sie für anwendungsnahe Forschung oder grundlegendes Verständnis recht wenig. Die Strukturaufklärung bleibt der Flaschenhals.
Die Daten sind frei unter diesem link verfuegbar. Der Artikel beschreibt die Technik und Qualitaet der Daten und zeigt einige interessante Einblicke die sich aus den Daten ergeben und so vorher nicht moeglich waren. Bin selbst auch ein Freund von open-access, aber bei Nature kann man kein reines Datenbank-paper unterbringen. Da muss es schon etwas mehr sein. Das ist eine (wenn nicht die) der renommiertesten wissenschaftlichen Zeitschriften und die Authoren haben sicherlich hart dafuer gearbeitet. Abhaengig von der wiss. Frage der Sie gerade nachgehen kommt es uebrigens oft ueberhaupt nicht auf die 3D Struktur an. Es ging hierbei auch nicht darum die Aminosaeure-sequenzen zu "lesen" und aufzulisten. Im Gegenteil, die verwendete Technik gleicht die gemessenen Spektren mit einer im Vorraus angelegten Datenbank von bekannten oder vermuteten Aminosaeure-sequenzen ab. Es ist damit soweit ich es verstehe nicht moeglich die Sequenz eines unbekannten Proteins zu lesen. Was aber moeglich ist, und das finde ich bemerkenswert, ist mit sehr hoher Sensitivitaet beinahe alle Proteine die man nach derzeitigem Stand des Wissens erwarten kann auch findet. Und nur sehr wenig "orphans" die sich nicht zuordnen lassen. Und das zum Teil mit ausreichender Aufloesung um Gewebespezifische Isoformen (Varianten) zu unterscheiden (ganz zu Schweigen von der generellen Information in welchem Gewebe welche Proteine in welcher ungefaehren Menge hergestellt werden). Es ist mitnichten wie im Artikel angegeben: 1Gen=1Protein ist Stand der fruehen 80'er. Eine bemerkenswerte Arbeit die sicherlich als Resource fuer viele andere Arbeiten von Nutzen sein wird. Mein Glueckwunsch an die Authoren (ich bin keiner davon und mache auch selber kein Mass-Spec).
5. "zum Menschen machen" lol
wittchen2000 29.05.2014
Da ist wohl mal wieder mit jemandem der Sensationsgaul durchgegangen - nur wegen ein paar Molekülen wird da noch lang kein "Mensch" draus.
Alle Kommentare öffnen
    Seite 1    

© SPIEGEL ONLINE 2014
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH



Künstliches Leben

Fotostrecke
7000 Jahre altes Genom entziffert: Dunkle Mähne, blaue Augen


Der kompakte Nachrichtenüberblick am Morgen: aktuell und meinungsstark. Jeden Morgen (werktags) um 6 Uhr. Bestellen Sie direkt hier: