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Die undatierte Illustration zeigt in einem Elektrophoresegel nach ihrer Größe aufgetrennte Proteine. Wissenschaftlern in Deutschland und in den USA ist die weitgehende Entschlüsselung aller menschlichen Proteine geglückt.

Medizinischer Meilenstein

Forscher erstellen Protein-Katalog des Menschen

Wissenschaftlern ist es gelungen, 90 Prozent der menschlichen Gene bestimmten Proteinen zuzuordnen. Sie haben einen Protein-Katalog erstellt, mit dem - so die Hoffnung - die Chancen auf Heilung von Krankheiten wie Krebs steigen.

Wissenschaftler 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 in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht. Es gebe nun nur noch wenige weiße Flecken auf der Protein-Landkarte, teilte die Technischen Universität München (TUM) mit.

Mehr als 18.000 Proteine nachgewiesen - Forscher sprechen von Meilenstein

Die TUM-Wissenschaftler 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.

Die 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.“

Jede RNA-Vorlage gibt eine bestimmte Zahl an Proteinkopien vor

„Wir haben für 90 Prozent der menschlichen Gene die dazugehörigen Proteine gefunden“, erläuterte Studienleiter Bernhard Küster vom TUM-Lehrstuhl für Proteomik und Bioanalytik. Bislang seien noch nicht von allen Proteinen die Funktionen bekannt. „Für viele der bislang unbekannten Proteine konnte aber festgestellt werden, in welchen Organen sie vor allem vorkommen.“ Sie seien daher in ein funktionelles Umfeld gestellt worden.

Die Wissenschaftler 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 1000 Ausgaben zu produzieren sind“, sagte Küster. 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.

Therapien können dank der Erkenntnisse gezielter angepasst werden

Da die meisten Medikamente auf Proteine wirken, könnten Therapien mit den Erkenntnissen darüber gezielter angepasst werden als beim Blick auf die Gene. Die Wissenschaftler untersuchten unter anderem die Wirksamkeit von 24 Krebsmedikamenten, die klar mit den Proteinprofilen verschiedener Krebszellen in Zusammenhang stand.

„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.“

2000 Proteine nicht auffindbar, obwohl sie laut Genkarte existieren

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 2000 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.

dpa

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