Nieuwe onderzoeksapparatuur maakt het mogelijk om het geheel van eiwitten in de cel te bekijken

Ze werken met de nieuwe Größerät (van links naar rechts): Jun.-Prof. Dr. Timo Mühlhaus, Dr. Markus Rӓschle, Prof. Dr. Michael Schroda, Dr. Frederik Sommer en Prof. Dr. Zuzana Storchová. (Foto: Koziel/TUK)

Proteïnen vervullen in onze cellen veel functies: ze zijn betrokken bij stofwisselingsroutes, regelen het transport van voedingsstoffen of fungeren als boodschapperstoffen. Met behulp van massaspectrometers is het tegenwoordig mogelijk om de gehele set van eiwitten, het proteoom, van een cel te bepalen. Deze techniek wordt ook toegepast aan de Technische Universiteit Kaiserslautern (TUK). Voor een nieuw, bijzonder gevoelig en hoogwaardig massaspectrometer hebben de federale overheid en de deelstaat Rijnland-Palts ongeveer 800.000 euro beschikbaar gesteld. Het apparaat helpt om de rol van bepaalde eiwitten bij verschillende ziekten zoals kanker beter te begrijpen, bijvoorbeeld om nieuwe therapieën te ontwikkelen.

In een cel zijn er talloze verschillende moleculen, zoals eiwitten. Naar schatting zijn 6.000 tot 7.000 verschillende eiwitten actief in een menselijke cel. Dankzij de nieuwste technieken is het mogelijk om ze nauwkeurig te kwantificeren. Aan de TUK houdt professorin Dr. Zuzana Storchová zich bezig met dit onderwerp. Ze doet al lange tijd onderzoek op dit gebied. Zo heeft ze onder andere in 2012, samen met de gerenommeerde Münchense eiwit-expert Professor Matthias Mann en andere collega’s, voor het eerst onderzocht wat de gevolgen zijn voor cellen wanneer bepaalde chromosomen vaker voorkomen. In gezonde menselijke cellen is er een dubbele chromosoomset met 23 paren. Bij kankercellen bijvoorbeeld, worden vaak andere sets aangetroffen. Het team heeft onderzocht hoe een teveel aan genetisch materiaal de hoeveelheid eiwitten beïnvloedt.

“Dergelijk werk helpt ons te begrijpen welk eiwit bij welke ziekte een gewijzigde functie vertoont. Daarom is het ook belangrijk om de proteïnen van gezonde en zieke cellen te vergelijken,” zegt Storchová, die onderzoek doet op het gebied van Moleculaire Genetica.

Met de nieuwe generatie massaspectrometers is dit mogelijk. “We kunnen daarmee bijna alle eiwitten van een cel gelijktijdig analyseren,” vervolgt ze. Bij deze techniek worden de eiwitmoleculen op basis van hun massa geïdentificeerd en gekwantificeerd. In principe worden ze gewogen. Net zoals bij een vingerafdruk heeft elk molecuul een karakteristieke waarde.

Het team van Storchová en haar collega-onderzoeker Dr. Markus Räschelle houdt zich onder andere bezig met hoe het proteoom in kankercellen verschilt van dat in gezonde cellen. “We willen begrijpen waarom bepaalde eiwitten daar vaker voorkomen of juist minder,” zegt de hoogleraar. Met het nieuwe apparaat kunnen ze dergelijke sleutel-eiwitten eenvoudiger opsporen. Het begrijpen van deze basisprincipes is belangrijk om in de toekomst nieuwe of betere therapieën te ontwikkelen.

Het nieuwe onderzoeksapparaat staat op de Kaiserslauterer campus in het Center for Mass Spectrometry-Analytics. Het wordt geleid door professor Dr. Michael Schroda van de afdeling Biotechnologie en Systeembiologie, samen met professorin Storchová. Bij het uitvoeren van de zeer complexe experimenten worden ze ondersteund door Dr. Frederik Sommer en Dr. Markus Räschelle. Voor de bioinformatische analyse van de verzamelde data zorgt de groep van de bioinformaticus juniorprofessor Dr. Timo Mühlhaus. Ook werkgroepen uit andere vakgebieden, zoals de scheikunde, kunnen gebruik maken van het laboratorium. Met de massaspectrometer kunnen niet alleen eiwitten worden bestudeerd, maar ook andere moleculen zoals lipiden.