Proteomik - Grundlagen
Kurze Einführung in die Proteomik
Die Proteomik beschäftigt sich mit der Erforschung des Proteoms einer Zelle oder eines Organismus und versucht, dessen Eiweiße zu entschlüsseln und zu katalogisieren.
Als Proteom bezeichnet man die Gesamtheit der Proteine in einer Zelle oder einem Individuum, die an einem bestimmten Zeitpunkt unter definierten Bedingungen vorliegt.
Im Gegensatz zum Genom verändert sich das Proteom eines Lebewesens ständig und variiert von Zelle zu Zelle. Man geht davon aus, dass aus den etwa 30.000 menschlichen Genen mehr als eine Million Proteine entstehen. Die aus Aminosäuren bestehenden Eiweißmoleküle erfüllen viele Aufgaben. Sie geben jeder Zelle als Kollagen ihre Struktur. Sie ermöglichen als Muskeln Körperbewegungen. Sie beschleunigen als Enzyme den Stoffwechselvorgang, wehren als Antikörper Fremdstoffe ab und als Hormone übermitteln sie Botschaften.
Um diese unterschiedlichen Funktionen der Proteine zu verstehen, muss man ihre komplexe, mehrfach gefaltete, dreidimensionale Struktur und ihre Aminosäuresequenzen entschlüsseln. Eine Vielzahl von Laboratorien weltweit arbeiten an einer möglichst kompletten Liste aller im menschlichen Körper vorkommenden Proteine, die als Katalog für weitere Forschungsarbeiten dienen soll. Als Methoden der Proteomforscher dienen die Aminosäureanalyse, die Elektrophorese, die Chromatographie, die Massenspektrometrie, die Phospho- und Glykoanalytik und andere Methoden der Zell- und Molekularbiologie.
Fragestellungen an die Proteomik gibt es reichlich. Neben der allgemeinen Frage nach der Funktionsweise von Lebewesen und industriellen Interessen z.B. nach leistungsstärkeren Waschmitteln und Pflanzenschutzmitteln, liegt der besondere Schwerpunkt der Forschung in der Medizin. Proteine können als Marker für die Diagnose komplexer Krankheiten dienen. Wo können Arzneimittel sinnvoll angesetzt werden? Wie kann man Krebszellen frühzeitig erkennen und bekämpfen?
Die obengenannte Komplexität und hohe Variabilität der Proteine stellt die Proteomforscher vor große Aufgaben. Hinzu kommt, dass immer neue Proteine gebildet werden, z.B. neue Antikörper als Antwort auf neue Fremdstoffe. Ob der menschliche Proteinkatalog jemals vollständig zu nennen ist, bleibt fraglich.