Proteomik
Definition
Unter dem Begriff Proteomik versteht man ein Fachgebiet, welches sich mit der Erforschung der Gesamtheit aller in einer Zelle oder einem komplexen Organismus vorliegenden Proteine beschäftigt. Die Gesamtheit dieser Proteine nennt man Proteom. Dieses Proteom ist im Gegensatz zum eher starren Genom hochdynamisch und unterliegt ständigen Veränderungen in Konzentration, Zusammensetzung und Funktion. Ein Beispiel für die sehr große Variabilität des Proteoms im Gegensatz zum Genom ist die Metamorphose einer Kaulquappe zu einem Frosch: Während stets das selbe Genom vorliegt, unterliegt das Proteom des Amphibiums einer radikalen Modifikation.
Ziele der Proteomik
- Aufklärung von Protein-Protein-Interaktionen
- quantitative Analyse der Proteinexpression
- Proteinsequenzierungen
- Quantifizierung von Proteinen
- Untersuchung und Identifikation der 3D-Struktur von Proteinmolekülen
- Proteinidentifikation
- Katalogisierung der Proteine
Technische Verfahren
Anwendung in der Medizin
- Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Krebs, die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit, Infektionen oder die Sichelzellanämie
- einige Erkrankungen (z. B. die Sichelzellanämie) beruhen auf fehlerhaften Proteinmolekülen. Gelingt es, diese gezielt zu reparieren oder zu regenerieren, wären solche Krankheiten heilbar. Ferner wäre ein rekombinantes Protein denkbar, dass die fehlerhaften Proteine im Organismus eliminiert oder anderweitig unschädlich macht.
- die Entwicklung von Virostatika wurde durch die Proteomik erst richtig möglich
Weitere Anwendungen
Auch andere Wissenschaften bzw. Industriezweige bedienen sich den Methoden der Proteomik. So erhofft sich die chemische Industrie eine Synthese von verbesserten und effektiveren Waschmittelenzymen, während die Biologie beispielsweise auf eine weitere Entschlüsselung des Lebensprozesses als solchem hofft.
Das Proteom und seine Aufgabe
Das Proteom beschreibt die Zusammensetzung aller Proteine einer Zelle innerhalb eines bestimmten Zeitpunktes unter streng definierten Rahmenbedingungen. Die Proteomik befasst sich insbesondere mit den Ergebnissen einer Genexpression, da diese stets eine ganz bestimmte Proteinsequenz bzw. eine bestimmte Aminosäuresequenz ergibt. Die Aminosäuresequenz bildet letztlich das Molekül, welches für sämtliche Vorgänge im menschlichen Organismus zuständig ist; sei es die Bereitstellung von Baustoffen, die Bildung von Enzymen oder die Beteiligung an der Abwehr von Krankheitserregern. Die DNA speichert lediglich die Erbinformationen. Vom Proteom der Zelle hängt schlussendlich auch ihre Aufgabe ab.
Systembiologie
Bei der Systembiologie handelt es sich um ein relativ neues Teilgebiet der Biologie, welches auf den Prinzipien der Proteomik aufbaut. Dabei geht es um die Erforschung und Beschreibung aller in einem biologischen System untereinander ablaufenden Prozesse. Diese sollen in einen Zusammenhang gebracht werden. Weniger wichtig in der Systembiologie ist das Betrachten einzelner Kompartimente des biologischen Systems.