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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Vom Genom zum Proteom |
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Die jetzt großteils entzifferte DNA mit all den in ihr enthaltenen Genen ist der Informationsspeicher der Zellen. Die tatsächlichen Funktionen - vom Zellaufbau bis zu Stoffwechsel-Reaktionen - werden von den Proteinen ausgeführt. Diese Proteine und ihr komplexes Wechselspiel werden jetzt unter dem Titel "Proteomics" untersucht.
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Was sagen die DNA-Sequenzen? |
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Unmengen an DNA-Sequenzdaten sind durch die internationalen und privaten Genomprojekte in die Computer gewandert. Vielfach wird von den Ergebnissen der Genomanalyse eine Revolution der menschlichen Medizin erwartet.
Noch ist allerdings großteils unbekannt, was all diese in der DNA gespeicherten Informationen bedeuten. Was passiert tatsächlich in jeder einzelnen Zelle eines Organismus? Die für die Funktionen in Zellen entscheidend verantwortlichen Stoffe sind die Proteine.
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Proteinstruktur des Reaktionszentrums eines bakteriellen Photosystems inkl. Bakteriochlorophyll | |
Proteine
Proteine ("Eiweiße" oder "Eiweißkörper") bestehen aus Aminosäuren, die ähnlich einer Perlenkette hintereinander aufgereiht sind. Welche Aminosäuren bei der Produktion von Proteinen in der Zelle wie aneinander gehängt werden - diese so genannte Primärstruktur -, wird durch die Gene bestimmt. Erst die ganz bestimmte Faltung der Aminosäurenkette und das zusätzliche Anhängen von kleinen Molekülgruppen verleihen dem Protein allerdings die Fähigkeit, eine spezifische Funktion zu erfüllen. |
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In jeder Zelle wird immer nur ein Teil aller vorhandenen Gene auch tatsächlich in Proteine "übersetzt". Für diese jeweilige Proteinausstattung hat sich der Begriff "Proteom" durchgesetzt.
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Proteom
Der Begriff Proteom bezeichnet die Gesamtheit aller Proteine einer Zelle, eines Organs oder einer Gewebsflüssigkeit. Während die DNA und damit das Genom in den allermeisten Körperzellen gleich ist und stabil bleibt, verändert sich das Proteom ständig. Die Proteinausstattung einer Hautzelle zum Beispiel sieht ganz anders aus als die einer Nervenzelle (obwohl eben beide das gleiche Erbgut haben), und auch innerhalb einer Hautzelle verändert sich die Proteinzusammensetzung je nach äußeren Reizen. |
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 Mehr dazu bei einer |
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Proteomics
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Chemische und elektrische Trennung von Proteingemischen.
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In einer einzelnen Zelle kommen meist mehrere zigtausend Proteinarten in unterschiedlichsten Mengen vor. Die Untersuchung dieses Proteoms ("Proteomics") vereint eine ganze Reihe modernster molekularbiologischer Techniken und ausgeklügelte Bioinformatik.
Damit können nicht nur einzelne Proteine genau untersucht werden, sondern auch ihre jeweiligen Wechselwirkungen miteinander.
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Impuls für medizinische Forschung |
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Vor allem auch für medizinische Fragestellungen ist Proteomics interessant: Wenn das Proteom-Muster von gesundem und krankem Gewebe verglichen wird, fallen sehr schnell Unterschiede auf. Dadurch kommen die Forscher auf die Spur einzelner Proteine, die eventuell eine Rolle bei der Krankheit spielen können.
Hat man solche "Kandidatenproteine" erst einmal identifiziert, kann man sie auch genauer untersuchen - und so die Krankheit und ihren Verlauf besser verstehen.
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Beispiel Arthritis-Forschung |
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In Deutschland beispielsweise läuft seit Dezember 1999 ein Pilotprojekt, in dem die rheumatoide Arthritis durch die Zusammenarbeit von 20 ganz unterschiedlichen Gruppen mit Hilfe der Proteomforschung untersucht werden soll.
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Automatisierte Proteomforschung |
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Für die meisten Arbeitsgruppen konzentriert sich die Proteomforschung auf ganz konkrete Fragestellungen - was zum Beispiel bei bestimmten Zellabläufen oder bei Krankheiten genau passiert.
Aber auch eine automatisierte Proteomforschung ist denkbar, bei der - ähnlich wie bei den Genomprojekten - einfach alle Proteine gleichermaßen durchanalysiert werden. Skeptiker halten das wegen der Dynamik des Proteoms allerdings für - vorerst noch - sinnlos.
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Ökonomisches Interesse |
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Der Molekularbiologe Craig Venter, schon bei den Genomprojekten schärfster Konkurrent öffentlich finanzierter Forschung, will aber auch bei den Proteomics neue Maßstäbe setzen. Seine Firma Celera strebt eine umfassende Analyse aller menschlicher Proteine an. Für die Interpretation dieser Ergebnisse könnte er die Daten dann an Pharmafirmen verkaufen.
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01.01.2010 |
