Bibliothek ohne Katalog
“Man kann sich den menschlichen Körper als eine riesige Bibliothek vorstellen, in der jedes Protein einem Buch entspricht”, erklärt Akhilesh Pandey von der Johns Hopkins University in Baltimore, Leiter eines der beiden Forscherteams. Das Problem dabei sei, dass es bisher keinen umfassenden Katalog gebe, in dem die Titel aller Bücher und ihr Standort in der Bibliothek verzeichnet sind. An einem solchen Katalog des Proteoms arbeiten daher internationale Forscherteams schon seit Jahren. Jetzt haben ihre Bemühungen erste Früchte getragen: Beide Gruppen präsentieren nun eine erste grobe Version dieses Proteom-Katalogs. In beiden Fällen analysierten die Forscher dafür Proben von Geweben verschiedener Organe mit Hilfe der Massenspektrometrie. Aus den Proben wurden zunächst die Proteine isoliert und diese mit Hilfe von Enzymen in kleinere Bestandteile, die Peptide, zerlegt. Deren Struktur und Menge lässt sich dann mit dem Massenspektrometer bestimmen.
Beide Forschergruppen hatten Erfolg und präsentieren nun zwei erste grobe Kataloge des menschlichen Proteoms. Diese erfassen immerhin 17.294 und 18.097 Proteine in den Zellen und Geweben des Körpers – dies entspricht 84 und 92 Prozent des gesamten Proteoms. “Damit haben wir nun erstmals einen ersten Entwurf des umfassenden Katalogs, den wir benötigen”, sagt Pandey. Und schon dieser unvollständige Katalog zeigt, dass die Proteine ganz unterschiedlich im Körper verteilt sind: Rund 10.000 davon bilden eine Art Kernproteom und finden sich in nahezu jeder Zelle und in jedem Gewebe. “Ihre primäre Funktion ist die generelle Kontrolle und Instandhaltung der Zellen”, vermuten Bernhard Küster von der TU München und sein Team. Diese molekularen Akteure werden deshalb von jeder Zelle und jedem Gewebe benötigt, um zu funktionieren. Daneben aber gibt es eine Vielzahl von Proteinen, die nur in ganz bestimmten Organen und Zellen vorkommen. Deshalb ist das Proteinmuster eines jeden Organs einzigartig und essenziell für seine Funktion.
Proteine aus “Junk-DNA”
Zu ihrer großen Überraschung fanden beide Forschergruppen fast 200 Proteine, die nicht von bekannten proteinkodierenden Genen, sondern von DNA-Bereichen außerhalb dieser Gene produziert werden. Bisher dachte man, dass diese Bereiche – auch oft als “Junk-DNA” bezeichnet – zwar eine regulierende Funktion für die Genaktivität haben, nicht aber, dass sie ihrerseits eigene Proteine kodieren. “Das war der aufregendste Teil der Studie”, sagt Pandey. “Die Tatsache, dass wir 193 Proteine entdeckt haben, die aus vermeintlich nichtkodierenden DNA-Sequenzen stammen, bedeutet, dass wir bisher noch nicht vollständig verstanden haben, wie Zellen die DNA lesen.” Welche Funktion und Eigenschaften diese neuentdeckten Proteine haben, ist bisher noch unbekannt.
