Unsere Gene haben Helfer

- Von Lange glaubten die Biologen, dass das Erbgut (Genom) in der Zelle allein bestimme, auf welche Weise sich ein Lebewesen entwickelt. Aber die Vielfalt der Lebensformen auf unsererem Planeten basiert auf viel komplizierteren Mechanismen, wie wir heute wissen. Schließlich verfügen beispielsweise die Raupe und der Schmetterling über ein identisches Genom, sie unterscheiden sich aber gewaltig an Größe und Gestalt.

<P>Hinter dem Genom jedes Lebewesens, dessen Entschlüsselung derzeit noch ein wichtiger Teil der modernen Biowissenschaft ist, steckt das Proteom, das sind die Proteinen, Eiweiße, durch die Gene erst wirken können. <BR>Pro Zelle gibt es alleine tausende von Struktur-Proteinen, deren Verhältnis untereinander stark variiert und die Gestalt und das Werden des Lebewesens bestimmt. Der Begriff Proteom für die Gesamtheit aller Proteine einer Zelle wurde in den 90-er Jahren geprägt.</P><P>Weihenstephan: Wiege der Proteomik</P><P>Heute zählen in der Biotechnologie die Genomik (Erforschung der Gene) und die Proteomik zu den Wissenschaftszielen, mit denen die größten Hoffnungen auf neue Medikamente und Gesundheitsstrategien verbunden sind.</P><P>Allerdings hat sich die Erforschung der Proteine als kompliziert herausgestellt. Denn ihre Vielfalt übersteigt die der Gene bei weitem: Beim Menschen, der über rund 30 000 Gene verfügt, rechnen Biochemiker mit rund 100000 Proteinen, die zu analysieren sind. </P><P>Biochemiker weltweit arbeiten fieberhaft daran, in kurzen Zeiträumen möglichst viele Eiweiße zu analysieren, wie bei einer Tagung am Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt (WZW) der Technischen Universität München deutlich geworden ist. </P><P>Verwendet wird für die Entschlüsselung der Proteome die zweidimensionale Gel-Elektrophorese, die mit instrumentellen Methoden wie der Massenspektrometrie kombiniert wird. Mit der 2D-Gel-Elektrophorese-Methode hat die Proteomik-Professorin Angelika Görg, Forscherin in Weihenstephan, eine weltweit beachtetete methodische Basis geschaffen. </P><P>Bei der Elektrophorese handelt es sich um ein Trennverfahren, bei dem geladene Proteinmoleküle im elektrischen Feld verschieden weit wandern. Görg hat die Analyse- Variante "IPG-Dalt" entwickelt, die eine frühere Methode von 1975 an Genauigkeit und Auflösung weit übertrifft und damit der Proteomanalytik erst den richtigen Schub gegeben hat. <BR>Ihr Forschungsteam arbeitet derzeit an interessanten Themen wie Stressauswirkung auf Lactobazillen oder Identifikation und Charakterisation von Nahrungsmittelallergenen.</P><P>Arne Skerra, Professor für Biologische Chemie am Wissenschaftszentrum Weihenstephan, geht einen Schritt weiter: Ziel seiner Arbeit ist es, künstliche Proteine mit neuen Funktionen zu generieren. Dabei denkt er beispielsweise an künstliche Antikörper: "Natürliche Antikörper sind leider zu groß und komplex. Daher erzeugen wir kleinere Spezies aus der Retorte, aber mit ähnlichen Eigenschaften." </P><P>Die Biosynthese einer Gruppe antikörperähnlicher Eiweiße, der Anticaline, gelang Skerra als erstem Forscher. "Es handelt sich um neuartige Polypeptide, die konventionelle Antikörper in verschiedenen Anwendungen ersetzen könnten. Vor allem haben sie den Vorteil, viel kleiner als Antikörper zu sein." Um die Technologie medizinisch nutzen zu können, wurde das Unternehmen Pieris Proteolab AG am Innovationszentrum Weihenstephan gegründet. </P><P>Die biochemische Waschmaschine</P><P>Um gentechnisch hergestellte Eiweiße zu isolieren, benutzt Arne Skerra seine "Strep-Tag-Methode". Die Idee: An einen "Ankerplatz" des Eiweißes knüpft er eine spezielle Sequenz von neun Aminosäuren. "Wir kleben einen molekularen Rest an unser Eiweiß und fischen das Protein heraus", erklärt er. </P><P>Das Strep-Tag bindet dann sehr leicht und gezielt an das bekannte Eiweiß Streptavidin auf der Chromatographiesäule. Danach werden die Proteine mit Biotin ausgewaschen, weil dieses Reagenz eine große Affinität zu Streptavidin aufweist.<BR>Diese Methode erlaubt es, Tausende von Proteinen für die Forschung auf einheitliche Weise und kostengünstig zu reinigen. Stolz berichtet Skerra: "Eine tolle Sache! Unser Verfahren der biochemischen Waschmaschine wird inzwischen weitverbreitet angewendet."</P><P>Internet<BR>www.weihenstephan.de/blm/deg/</P><P>Lexikon aktuell<BR>Protein<BR>Proteine sind die aktiven Bestandteile aller lebenden Zellen. Als Enzyme katalysieren sie die meisten Reaktionen im Organismus, als Struktur-Eiweiße prägen sie die Gestalt von der Zelle bis zum kompletten Lebewesen. <BR><BR></P>

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