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Protein wechsle dich

Im Gegensatz zur genetischen Ausstattung (Genom) ist die Proteinausstattung (Proteom) eines Organismus nicht für alle Zellen gleich. Auch bei ein und derselben Zelle verändert sie sich sehr schnell. Welche Proteine zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle vorhanden sind, wollen die Forscher um Matthias Mann herausfinden.

Die Forscher konnten zahlreiche Proteine identifizieren, die durch das Binden einer Acetylgruppe verändert werden. Das betrifft viel mehr Proteine, als zunächst vermutet (blau: neu identifizierte Proteine; grau: bekannte Proteine).

Jeder Zelltyp hat seine spezifische Proteinausstattung. Sie wandelt sich laufend, denn sekündlich werden Proteine gebildet, verändert oder entsorgt. Welche Proteine wann entstehen, hängt davon ab, welche Gene zu diesem Zeitpunkt aktiv sind. Denn sie enthalten die Informationen über die zu produzierenden Proteine. Aber nicht alle Veränderungen von Proteinen sind auf Genebene sichtbar: Viele finden nachträglich statt, etwa durch das Binden einer Phosphat- oder Acetylgruppe. Das Team um Matthias Mann fand heraus, dass solche Veränderungen alle Lebensbereiche der Zelle beeinflussen. Jetzt nutzen sie ihr Wissen, um Krankheiten wie Krebs zu untersuchen.

Proteinausstattung von Krebszellen entschlüsselt

Die Forscher haben SILAC entwickelt, eine Methode, mit der sie verschiedene Zellstadien quantitativ vergleichen und so das Wechselspiel der Proteine analysieren können. Sie „füttern“ Zellen mit markierten Aminosäuren, die diese in ihre Proteine einbauen. Der Vergleich mit „unmarkierten“ Zellen macht Veränderungen sichtbar. So konnte Mann über 10.000 Proteine von Krebszellen identifizieren und zeigen, wie sie sich mit der Zeit wandeln.

Vom Mittelklasseauto zum Rennwagen

Bei der Massenspektrometrie werden die Proteinproben mit dem Elektrospray-Verfahren positiv geladen und durch ein elektrisches Feld beschleunigt. Dann sortiert das Massenspektrometer die Bestandteile nach Größe und Ladung. Dank MaxQuant, einer in der Abteilung entwickelten Software, können Wissenschaftler die Proteinbestandteile viel schneller und genauer auswerten und identifizieren als mit bisherigen Methoden.


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