Neue Hochdurchsatzforschung ermöglicht den Blick auf die Gesamtheit der Proteine in der Zelle

Pracują z nową wielkością (od lewej do prawej): Jun.-Prof. Dr. Timo Mühlhaus, Dr. Markus Räschel, Prof. Dr. Michael Schroda, Dr. Frederik Sommer i Prof. Dr. Zuzana Storchová. (Zdjęcie: Koziel/TUK)

Proteiny pełnią w naszych komórkach wiele funkcji: uczestniczą w szlakach metabolicznych, regulują transport składników odżywczych lub pełnią funkcję przekaźników. Dzięki spektrometrom mas obecnie możliwe jest ustalenie całości proteomu komórki, czyli proteomu. Technika ta jest również wykorzystywana na Politechnice w Kaiserslautern (TUK). Na nowy, szczególnie czuły i wysokorozdzielczy spektrometr mas, rząd i kraj Rheinland-Pfalz przeznaczyły około 800 000 euro. To urządzenie pomaga lepiej zrozumieć rolę określonych białek w różnych chorobach, takich jak rak, co może przyczynić się do opracowania nowych terapii.

W komórce znajduje się wiele różnych cząsteczek, takich jak białka. Szacuje się, że w ludzkiej komórce aktywnych jest od 6 000 do 7 000 różnych białek. Dzięki najnowszym technikom możliwe jest ich dokładne ilościowe określenie. Na TUK zajmuje się tym tematem profesor dr Zuzana Storchová. Od dawna prowadzi badania w tej dziedzinie. Między innymi w 2012 roku, we współpracy z renomowanym ekspertem od białek z Monachium, profesorem Matthiasem Mannem, i innymi kolegami, po raz pierwszy zbadała, jakie skutki dla komórek ma nadmierna obecność pojedynczych chromosomów. W zdrowych ludzkich komórkach występuje podwójny zestaw chromosomów, czyli 23 pary. W komórkach nowotworowych często można znaleźć inne zestawy. Zespół badał, jak nadmiar materiału genetycznego wpływa na ilość białek.

„Takie prace pomagają nam zrozumieć, które białko przy jakiej chorobie ma zmienioną funkcję. Dlatego ważne jest również porównanie proteomu zdrowych i chorych komórek” — mówi Storchová, która prowadzi badania w zakresie genetyki molekularnej.

Dzięki nowej generacji spektrometrów mas jest to możliwe. „Możemy dzięki temu analizować niemal wszystkie białka w komórce jednocześnie” — kontynuuje. W tej technice cząsteczki białek są identyfikowane i ilościowo określane na podstawie ich masy. W zasadzie są one ważone. Podobnie jak odcisk palca, każda cząsteczka ma charakterystyczną wartość.

Zespół Storchovej i jej kolegów naukowców, w tym dr Markusa Räschele, zajmuje się między innymi tym, jak proteom w komórkach nowotworowych różni się od tego w zdrowych komórkach. „Chcemy zrozumieć, dlaczego niektóre białka występują tam częściej, a inne rzadziej” — mówi profesor. Dzięki nowemu urządzeniu mogą oni łatwiej wykrywać kluczowe białka. Zrozumienie tych podstaw jest ważne dla opracowania nowych lub lepszych terapii w przyszłości.

Nowe laboratorium badawcze znajduje się na kampusie w Kaiserslautern w Centrum Analiz Spektrometrii Masowej. Kieruje nim profesor dr Michael Schroda z Zakładu Biotechnologii i Systemowej Biologii, we współpracy z profesor Storchovą. Przy realizacji bardzo skomplikowanych eksperymentów wspierają ich dr Frederik Sommer i dr Markus Räschele. Grupą zajmuje się również grupa bioinformatyczna pod kierownictwem młodszego profesora dr Timo Mühlhausa. Laboratorium jest dostępne także dla zespołów z innych dziedzin, takich jak chemia. Spektrometr masowy pozwala nie tylko na badanie białek, ale także innych cząsteczek, takich jak lipidy.