Proteom

Die Gesamtheit aller Proteine in einem Lebewesen, einem Gewebe, einer Zelle oder einem Zellkompartiment, unter exakt definierten Bedingungen und zu einem bestimmten Zeitpunkt, wird als Proteom bezeichnet (zum Beispiel Proteom des Menschen, der Kartoffelknolle, der Bakterienzelle, des Zellkerns).

Proteom

Das Proteom steht in einem Gleichgewicht ständiger Neusynthese von Proteinen bei gleichzeitigem Abbau nicht mehr benötigter Proteine. Damit ist das Proteom im Gegensatz zum relativ statischen Genom ständig Änderungen in seiner Zusammensetzung unterworfen. Diese Änderungen werden über komplexe Regulationsprozesse gesteuert und werden maßgeblich durch Umweltstimuli, Krankheiten, Wirkstoffe und Medikamente beeinflusst. Das Proteom ist somit Spiegel seiner Umwelt und hoch dynamisch.

In Bakterienzellen umfasst das Proteom je nach Art um die 1000 bis 10.000 verschiedene Arten von Proteinmolekülen, beim Menschen rechnet man mit 500.000 bis 1.000.000 Proteinspezies. Es kann durchaus vorkommen, dass von einer proteincodierenden Gensequenz durch mRNA Splicing (nicht bei Bakterien) und nachträgliche Modifikationen des Primärproteins durch Enzyme bis zu mehrere Hundert Proteinspezies (Modifikationsformen) synthetisiert werden. Diese sogenannten posttranslationalen (nach der Proteinsynthese stattfindenden) Modifikationen können mit Hilfe von Techniken der Proteomanalyse erforscht werden.

Methoden

Für die Erforschung von Proteomen steht eine Vielzahl von Technologien zur Verfügung. Dabei kann zwischen Methoden für die Separation der einzelnen Proteinspezies und solchen für die Charakterisierung und Identifizierung derselben unterschieden werden. Die Wissenschaft von der Erforschung des Proteoms wird Proteomik (engl. {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)) genannt.

Separation

  • serielle Extraktionen
  • serielle Fällungen
  • Chromatographie
  • Elektrophorese
  • Zentrifugation

Identifikation und Charakterisierung

  • Massenspektrometrie
  • NMR-Spektroskopie
  • Proteinsequenzierung per Edman-Abbau
  • Anfärbung mit Antikörpern oder anderen selektiven Liganden
  • direkte oder gekoppelte enzymatische Nachweise (z. B. colorimetrisch mit chromogenen Substraten)
  • phänotypische Nachweise

Mit der Erforschung des Proteoms beschäftigt sich das Human Proteome Project (kurz HUPO) sowie in Deutschland die Deutsche Gesellschaft für Proteomforschung. Kommerziell wird die Protein-Muster-Diagnostik, außerhalb der klinischen Praxis, im Rahmen von Krebsdiagnostik und zur Diagnostik von Nierenerkrankungen angewandt.

Nach der weitestgehend abgeschlossenen Sequenzierung des gesamten menschlichen Genoms verspricht man sich von der Erforschung des Proteoms z. B. eine tiefe Einsicht in die Entstehung vieler Krankheiten und in weiterer Folge die Entwicklung kausal wirkender Medikamente. Die Ergebnisse der Proteomforschung finden sich in speziellen Proteom-Datenbanken, z. B. UniProt, GenBank, KEGG, Protein Data Bank, Reactome, Mascot und IEDB.

Geschichte

Der Begriff Proteom wurde 1994 vom Australier Marc R. Wilkins auf einem wissenschaftlichen Kongress zur Proteomforschung im italienischen Siena, in Anlehnung und Analogie zu den Begriffen Genom und Transkriptom, geprägt.

Ergebnisse zum Proteom des Menschen

In einer ersten umfassenden Studie wurde das Proteom von sieben menschlichen Zelllinien untersucht und die Schnittmenge daraus bestimmt, das so genannte zentrale Proteom. Dieses umfasste 1124 verschiedene Proteine, die oberhalb der Nachweisgrenze lagen. Von zehn Prozent der Proteine war bei der Veröffentlichung die Funktion nicht bekannt. Die vom zentralen Proteom abgedeckten Stoffwechselbestandteile sind Proteinbiosynthese, Primärstoffwechsel, Zellzyklus und Apoptose. Die Daten werden auf proteomecommons.org zur Verfügung gestellt.[1]

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. DOI: fehlt PMID 21269460

Weblinks

News mit dem Thema Proteom

Die News der letzten Tage

05.12.2022
Biochemie | Bioinformatik | Mikrobiologie
Wie man zwei Milliarden Jahre zurückgeht und ein altes Enzym rekonstruiert
Forscher:innen der Universität Leipzig haben ein Rätsel in der Evolution von bakteriellen Enzymen gelöst.
02.12.2022
Ethologie | Säugetierkunde
Markierungsbäume von Geparden sind Hotspots der Kommunikation – auch für andere Tierarten
Markierungsbäume sind für Geparde wichtige Hotspots der Kommunikation: Dort tauschen sie über Duftmarken, Urin und Kot Informationen mit anderen und über andere Geparde aus.
02.12.2022
Land-, Forst-, Fisch- und Viehwirtschaft | Ökologie
DBU: Weltbodentag am 5. Dezember
Mittlerweile leben acht Milliarden Menschen auf der Welt und Ernährungssicherung wird zu einer dringendsten Herausforderungen unserer Zeit.
01.12.2022
Physiologie
Altern Frauen anders als Männer?
Studien an Fruchtfliegen zeigen, wie das biologische Geschlecht die Wirkung des derzeit vielversprechendsten Anti-Aging-Medikaments Rapamycin beeinflusst.
29.11.2022
Ethologie | Zoologie
Geschlechterrollen im Tierreich hängen vom Verhältnis von Weibchen und Männchen ab
Wie wählerisch sollten Weibchen und Männchen sein, wenn sie einen Partner auswählen?
28.11.2022
Ökologie | Paläontologie | Säugetierkunde
Fossil aus dem Allgäu: Biber leben seit mehr als 11 Millionen Jahren im Familen-Clan
Die Hammerschmiede im Allgäu, Fundstelle des Menschenaffen Danuvius, ist eine einmalige Fundgrube für Paläontologen: Bereits über 140 fossile Wirbeltierarten konnten hier geborgen werden.
28.11.2022
Anthropologie | Neurobiologie
Arbeitsgedächtnis: Vorbereitung auf das Unbekannte
Beim Arbeitsgedächtnis, oder auch Kurzeitgedächtnis genannt, galt lange die Theorie, dass seine Kernaufgabe die aktive Speicherung von Informationen über einen kurzen Zeitraum ist.
28.11.2022
Meeresbiologie | Ökologie
Offshore-Windparks verändern marine Ökosysteme
Der Ausbau von Offshore-Windparks in der Nordsee geht voran, doch die Konsequenzen für die marine Umwelt, in der sie errichtet werden, sind noch nicht vollständig erforscht.
25.11.2022
Evolution | Genetik | Neurobiologie
Was haben Oktopus und Mensch gemeinsam?
Kopffüßler sind hochintelligente Tiere mit komplexem Nervensystem, dessen Evolution mit der Entwicklung von auffällig viel neuer microRNA verbunden ist.
25.11.2022
Klimawandel | Ökologie
Der Klimawandel in den Wäldern Norddeutschlands
Immer mehr Bäume leiden an den Folgen des menschgemachten Klimawandels der vergangenen Jahrzehnte.
24.11.2022
Biochemie | Entwicklungsbiologie | Genetik
Das Erwecken des Genoms
Die Befruchtung einer Eizelle durch ein Spermium ist der Beginn neuen Lebens, die mütterliche und väterliche Erbinformation, die DNA, wird neu kombiniert und speichert den Aufbau des Lebewesens.
24.11.2022
Genetik | Mykologie | Taxonomie
Die Welt der Pilze revolutioniert
Ein internationales Forschungsteam hat unter den bisher bekannten Pilzen und Flechten eine neue Großgruppe identifiziert: Mithilfe von Genom-Sequenzierung konnte nachgewiesen werden, dass über 600 Arten einen gemeinsamen Ursprung haben.
24.11.2022
Insektenkunde | Ökologie
Vegetationsfreie Flächen fördern bodennistende Wildbienen
Über die Nistansprüche bodennistender Wildbienen ist bisher relativ wenig bekannt, obwohl Nistplätze für die Förderung der meisten Wildbienenarten von zentraler Bedeutung sind.