Nový výzkumný přístroj umožňuje pohled na celkový počet proteinů v buňce

Pracujete s novou velikostí (zleva doprava): doc. Dr. Timo Mühlhaus, Dr. Markus Räschle, prof. Dr. Michael Schroda, Dr. Frederik Sommer a prof. Dr. Zuzana Storchová. (Foto: Koziel/TUK)

Proteiny plní v našich buňkách mnoho funkcí: jsou zapojeny do metabolických cest, řídí transport živin nebo fungují jako signální molekuly. S pomocí hmotnostních spektrometrů je dnes možné určit celkový počet proteinů, tzv. proteom, v buňce. Tato technika je také využívána na Technické univerzitě Kaiserslautern (TUK). Pro nový, zvlášť citlivý a vysoce rozlišující hmotnostní spektrometr poskytla spolková i spolková země Porýní-Falc přibližně 800 000 eur. Přístroj pomáhá lépe pochopit roli určitých proteinů při různých onemocněních, například při rakovině, aby bylo možné vyvíjet nové terapie.

V buňce existuje velké množství různých molekul, například proteinů. Odhaduje se, že v lidské buňce je aktivních přibližně 6 000 až 7 000 různých proteinů. Díky nejnovějším technikám je nyní možné je přesně kvantifikovat. Na TUK se touto problematikou zabývá profesorka Dr. Zuzana Storchová. Už dlouho se v této oblasti věnuje výzkumu. Například v roce 2012 poprvé zkoumala ve spolupráci s renomovaným mnichovským expertem na proteiny profesorem Matthiasem Mannem a dalšími kolegy, jaké důsledky má zvýšený výskyt jednotlivých chromozomů na buňky. U zdravých lidských buněk je dvojitý sad chromozomů s 23 páry. U rakovinných buněk jsou často přítomny jiné sady. Tým se zabýval otázkou, jak nadbytek genetického materiálu ovlivňuje množství proteinů.

„Takové práce nám pomáhají pochopit, který protein má při které nemoci změněnou funkci. Proto je také důležité porovnávat proteomy zdravých a nemocných buněk,“ říká Storchová, která se ve výzkumné oblasti molekulární genetiky věnuje této problematice.

S novou generací hmotnostních spektrometrů je to možné. „Můžeme tímto analyzovat téměř všechny proteiny v buňce současně,“ pokračuje. Při této technice jsou proteinové molekuly identifikovány a kvantifikovány podle jejich hmotnosti. V podstatě jsou váženy. Podobně jako otisk prstu má každý molekula charakteristickou hodnotu.

Tým kolem Storchové a její kolega Dr. Markus Räschle se mimo jiné zabývá tím, jak se proteom v rakovinných buňkách liší od toho ve zdravých buňkách. „Chceme pochopit, proč se tam některé proteiny vyskytují častěji nebo méně,“ říká profesorka. S novým přístrojem mohou snadněji identifikovat klíčové proteiny. Pochopení těchto základů je důležité pro vývoj nových nebo lepších terapií v budoucnu.

Nový výzkumný přístroj stojí na kampusu v Kaiserslautern v Centru pro analýzu hmotnostních spektrometrů. Jeho vedení se ujali profesor Dr. Michael Schroda z Lehrgebiet Biotechnologie und Systembiologie a profesorka Storchová. Při realizaci vysoce komplexních experimentů jim pomáhají Dr. Frederik Sommer a Dr. Markus Räschle. O bioinformatickou analýzu získaných dat se stará skupina bioinformatika juniorprofesora Dr. Tima Mühlhausa. Laboratoř je otevřená také pracovním skupinám z jiných oborů, například chemie. S pomocí hmotnostního spektrometru lze zkoumat nejen proteiny, ale i jiné molekuly, například lipidy.