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Früher dachte man, dass die Gene das wichtige bei der Entstehung von Leben und den Unterschieden von den Verschiedenen Lebensformen sind.
Seit neustem weiß man, dass das eigentlich wichtige, das ist was die Gene produzieren, die Proteine.
Zum Beispiel haben ein Schmetterling und eine Schwalbenschwanz-Raupe dieselben Gene und sehen trotzdem völlig verschieden aus.
Transkription: Die Gene liefern den Bauplan für die Proteine. Dieser Plan wird kopiert und heißt jetzt Boten-RNA.
Nach dieser Anweisung werden die Aminosäuren zu einem langen Eiweißmolekül (Protein) zusammengesetzt.
Dabei hilft die sogenannte Transfer RNA: sie schafft die Aminosäuren herbei und dockt sie an den zu ihr passenden drei Basen der Boten-RNA an.
Nach Fertigstellung löst sich das Protein vom Ribosom und beginnt sein Eigenleben.
Die entstandenen Proteine sind nun die Verantwortlichen für die Unterschiede zwischen Lebewesen. Somit sind sie das eigentlich wichtige (die waren Macher des Lebens).
Bis vor kurzem dachte man ebenfalls, dass jedes Gen immer nur den Bauplan für ein Protein in sich trägt. Inzwischen hat sich herausgestellt, dass alles noch viel komplexer ist, als man vermutet hatte: Denn aus einem Gen können beim Menschen bis zu 20 verschiedene Proteine entstehen. Zudem können diese Proteine sich nach ihrer Fertigstellung (ohne das die Gene darauf einen Einfluss haben) wieder verändern.
Diese Veränderung findet statt, wenn sich spezielle Seitengruppen anhängen, wie z.B. Phosphatreste, Zuckergruppen oder ungesättigte Kohlenstoffketten.
Das heißt, auch wenn es den Genforschern gelingt den Bauplan der Gene vollständig zu entziffern, ständen sie noch immer vor einem Rätsel, da einige Vorgänge stattfinden ohne den Einfluss vom Genbauplan.
Was die Forscher herausfinden wollen ist, welche Proteine während eines Krankheitsverlaufes neu hergestellt werden und welche verschwinden. Damit erhofft man sich, charakteristische Veränderungen des Proteom-Musters, bei bestimmten Krankheiten, zu finden. Denn somit könnten Tumor-Typen schneller erkannt werden, was bedeutet, dass Fehltherapien vermieden werden können.
Und dazu erwarten die Forscher durch die Mustervergleiche auch Aufklärung über die Funktionsweise der vielen noch unbekannten Proteine.
Die Probleme sind, dass es schwer ist, diese Unzahl an Eiweißen zu analysieren, die sich alle zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zelle befinden.
Der Vorgang, den die Wissenschaftler benutzten ist der folgende:
Zuerst machen sie den Proteomgehalt einer Zelle sichtbar, indem sie die zweidimensionale Gel-Elektrophorese anwenden.
Dabei werden in zwei Schritten die Proteine zunächst in der ersten Dimension nach ihrer Landung voneinander getrennt und anschließend werden sie in einem wie ein Sieb wirkendem Kunststoff-Gel aus Polyacrylamid nach Größe getrennt. Dabei können bis zu 10000 Proteine getrennt werden. Anschließend werden die Eiweiße mit Farbstoffen kenntlich gemacht. Wenn sich nun das Proteingehalt (durch Krankheit) ändert, so ändert sich auch das Punktemuster.
Zur Identifizierung der einzelnen Proteinpunkte auf dem Gel haben die Biochemiker ein neues Verfahren entwickelt. Die Proteine könne mit speziellen Schneide-Enzymen in kleinere Molekühlbestandteile zerlegt werden, die besser zu analysieren sind.
Das Resultat davon ist, dass für jedes Protein ein typisches Muster von Bruchstücken entsteht. Dieser Vorgang kann nicht nur real, sondern auch auf dem Computer simuliert werden, was es ermöglicht diesen Vorgang problemlos mehrmals zu wiederholen.
Kritische Stimmen behaupten, dass die Forscher nach einer Nadel im Heuhaufen suche, da sich Schätzungen zu Folge bis zu 30000 verschiedene Proteine in einer komplexen Zelle befinden. Zudem ist die Funktion der meisten Eiweißmoleküle noch unbekannt.
Da es in der Regel nur gelingt kleine Ausschnitte aus dem Eiweißgemisch herauszufischen, weiß man nicht ob es sich dabei um die wirklich Wichtigen handelt.
Aus diesem Grund wird auch eine andere Strategie angewandt, bei der die Interaktion mit anderen Proteinen studiert wird. Somit können relativ schnell die Schlüsselproteine, die für eine Krankheit verantwortlich sein können entdeckt werden.
Wissenschaftler erträumen sich in Zukunft, anstatt Medikamente vorsichtig an einem Patienten auszuprobieren, mit persönlichen Proteinprofilen den passenden Wirkstoff zusammenstellen zu können. |
