Proteomik -Dem Leben auf der Spur

Proteomik heißt die neue Lieblingsdisziplin der Forscher, bei der sämtliche Eiweiße im Organismus katalogisiert werden sollen. Deren Baupläne liegen in den Erbanlagen. Während die Erbsubstanz DNA nur Informationen speichert wie ein Magnetband, erfüllen Proteine tausende verschiedener Aufgaben. Die aus Aminosäuren bestehenden Moleküle sind Grundsubstanz allen Lebens - als Muskeln sorgen sie für Bewegung, als Enzyme ermöglichen sie die Verdauung und als Antikörper wehren sie Krankheiten ab.

Anders als die genetische Ausstattung verändert sich der Eiweiß-Mix des Körpers ständig. Raupe, Puppe und Schmetterling beispielsweise tragen dieselben Gene in ihren Zellen, nur die Zusammensetzung und das Zusammenspiel ihrer Proteine unterscheidet sich. Das Eiweiß-Inventar einer Zelle wird als Proteom bezeichnet.

Mediziner wollen nun mit Hilfe der Proteomik-Daten neue Wirkstoffe gegen Krebs, Entzündungen und bestimmte Nervenkrankheiten finden. Denn Proteine sind nicht nur die Bausteine allen Lebens, sie können auch Todesboten sein. Fehlerhaft geformt verursachen sie Leiden wie Sichelzellanämie, Alzheimer oder die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit.

"Wenn man weiß, welches Protein für eine Fehlfunktion verantwortlich ist, kann man gezielt ein kleines Molekül entwickeln, das an dieses Protein andockt und es ausschaltet", erklärt Gerd Illing, Geschäftsführer der Berliner PSF biotech AG. Mit dem Wissen um Proteinstrukturen lassen sich auch Waschmittelenzyme effizienter machen, Pflanzenschutzmittel konzipieren und erfolgreiche Virenhemmer finden. "Aids- und Grippemedikamente beruhen auf Wirkstoffen, die so entstanden sind."

Biologen soll die Proteomik verraten, wie das Leben funktioniert. "Den Sprung nach vorn kann man mit den Anfängen der Anatomie vergleichen. Nur das es jetzt eben molekulare Anatomie ist", schwärmt Illing. Der Biophysiker Klaus Gerwert, Koordinator des Proteincenters der Universität Bochum, schränkt allerdings ein: "Proteomics alleine ist wie Blümchen sammeln und katalogisieren - wie Natur funktioniert, lernt man daraus noch nicht." Konzepte zum Verstehen der riesigen Datensätze müssten erst noch entwickelt werden.

Konzepte zum Verstehen fehlen noch

Die Herausforderung ist gewaltig: Einige Hunderttausend bis Millionen Proteine hat der Mensch, schätzen Forscher. "Aus einem Gen können mehrere hundert Proteine entstehen, durchschnittlich sind es fünf bis zehn", erklärt Lottspeich, Präsident der Deutschen Gesellschaft für Proteomforschung (DGPF). "Außerdem kann dasselbe Protein verschieden funktionieren, je nachdem ob es in einer Leber- oder Nierenzelle ist, im Kern der Zelle oder außerhalb. Es ist eine ungeheuer komplexe Forschung, aber wir haben gar keine andere Wahl, als diesen Weg zu gehen."

"Die gute Nachricht ist, dass bis auf einige Exoten alle Proteine aus rund 1.000 Motiven bestehen, die man immer wieder findet", sagt Illing. Jedes dieser Motive hat spezielle Eigenschaften. "Eine Zinkfingerdomäne beispielsweise bindet an DNA." Mit der dreidimensionalen Struktur eines Proteins sei deshalb meist auch seine Funktion bekannt, die sich aus dem Gen oft nicht ablesen lasse.

In der Internationalen Humanproteom-Organisation HUPO - nach dem Vorbild der Genom-Organisation HUGO - haben sich die Forscher die Arbeit aufgeteilt. Deutschland hat den Zuschlag für die Erforschung der Gehirnproteine bekommen. Das die Proteomik einen solchen Boom auslösen wird wie Genetik, glauben die Forscher nicht. "Der Börsencrash der Biotechnologie hat ernüchtert, jetzt ist die Sicht der Dinge realistischer", meint Illing. Auch Lottspeich warnt vor überzogenen Hoffnungen. "Für den Humanbereich ist die Forschung derzeit eigentlich sowieso noch zu komplex", sagt er. "Aber für eine Analyse der Hefe, die ein gutes Modellsystem wäre, will natürlich wieder keiner Geld ausgeben."

Internet: Human Proteome

Organisation HUPO: http://www.hupo.org