Meilenstein der Wissenschaft - Proteinkatalog des Menschen

90 Prozent der Eiweiße bestimmten Genen zugeordnet

Wissenschafter in Deutschland und in den USA haben die menschlichen Proteine weitgehend kartiert. Die beiden Forschergruppen in München und in Baltimore decodierten unabhängig voneinander rund 90 Prozent des menschlichen Proteoms.

Beide Studien wurden am Mittwoch, 28.05.2014, in der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlicht. Es gebe nun nur noch wenige weiße Flecken auf der Protein-Landkarte, teilte die Technischen Universität München (TUM) mit. Die TUM-Wissenschafter katalogisierten mehr als 18.000 Proteine und damit 92 Prozent des menschlichen Proteoms. An der Johns Hopkins Universität in Baltimore erfassten ihre Kollegen 17.300 Proteine, 84 Prozent des Proteoms. Bisherige Arbeiten konnten den TUM-Forschern zufolge nur bis zu 50 Prozent der Proteine nachweisen. Sie sprechen von einem Meilenstein. Unter anderem könnten genetisch bedingte Erkrankungen wie Krebs so gezielter und individueller angegangen werden.
 

Gene enthalten den Bauplan für die Proteine

 

Eine DNA-Kopie, die Boten-RNA (mRNA) dient als Vorlage für das Protein. "Seit das menschliche Genom sequenziert worden ist, wissen wir, dass der menschliche Körper etwa 20.000 Gene hat", sagt Mitautor Hannes Hahne. "Es ging uns um die Frage, welche dieser Gene eine Vorlage für Proteine darstellen."
 
Die Wissenschafter fanden auch heraus, dass jede RNA-Vorlage eine bestimmte Zahl an Proteinkopien vorgibt. "Offensichtlich kennt jedes mRNA-Molekül die Stückzahl für sein Protein - und weiß, ob davon 10, 100 oder 1.000 Ausgaben zu produzieren sind", sagte Studienleiter Bernhard Küster vom Lehrstuhl für Proteomik und Bioanalytik. Wenn zu wenige oder zu viele Kopien eines Proteins vorliegen, kann das zu Krankheiten führen. Denn die Menge des einzelnen Proteins ist in jeder Zelle genau austariert.
Da die meisten Medikamente auf Proteine wirken, könnten Therapien mit den Erkenntnissen gezielter angepasst werden als beim Blick auf die Gene. Die Wissenschafter untersuchten unter anderem die Wirksamkeit von 24 Krebsmedikamenten, die klar mit den Proteinprofilen verschiedener Krebszellen in Zusammenhang stand.
 

Neue Wege in der Behandlung

 

"Damit öffnet sich die Tür für eine individualisierte Behandlung von Patienten einen Spalt weiter", sagte Küster. "Mit Kenntnis des Proteinprofils eines Tumors könnten Medikamente zukünftig zielgerichteter eingesetzt werden. Die medizinische Forschung kann darüber hinaus neue Wirkstoffkombinationen erproben und die Therapie noch individueller auf die Bedürfnisse der Patienten ausrichten."
Die Forscher fanden zudem überraschend Hunderte Proteinfragmente, die von DNA-Bereichen zwischen den bisher bekannten Genen produziert werden. Sie hätten womöglich neuartige Funktionen, deren Bedeutung noch unbekannt sei. Zugleich konnten die Forscher etwa 2.000 Proteine nicht finden, obwohl sie laut Genkarte existieren müssten. Offenbar seien manche Gene funktionslos geworden, dienten also nicht mehr als Blauplan für Proteine. Das gelte etwa bei Geruchsrezeptoren - weil der Geruchssinn für den Menschen nicht mehr überlebenswichtig ist.
 
"Vielleicht sehen wir der Evolution gerade bei der Arbeit zu", sagt Küster. "Unser Organismus deaktiviert überflüssige Gene - und testet an anderer Stelle neue Gen-Prototypen." Daher lasse sich vielleicht nie exakt sagen, wie viele menschliche Proteine es tatsächlich gibt; Proteine sind ständigem Wandel unterlegen. "Die große Vielfalt wird die Wissenschaft weiter herausfordern", sagte Hahne.
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