Hirnforschung: Maus liefert Proteinatlas

10. November 2015
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Mithilfe der Massenspektrometrie wurde das Proteom eines ausgewachsenen Mäusegehirns erfasst: Die Informationen, welche Proteine und wie viele von ihnen in den verschiedenen Zellarten und Hirnregionen vorkommen, wurden in einem Proteinatlas zusammengefasst.

Innerhalb der Zelle sind Proteine die wichtigsten funktionellen Bausteine. Sie arbeiten als kleine molekulare Maschinen oder geben den Zellen ihre Struktur. Die Bauanleitungen der Proteine sind in der DNA und RNA kodiert. Diese Biomoleküle wurden in den letzten Jahren weitreichend im Gehirn untersucht.

13.000 verschiedene Proteine

„Bis jetzt war aber nicht bekannt, welche und wie viele Proteine in den verschiedenen, hoch spezialisierten Zellen hergestellt werden, und auch nicht, wie sich die Proteinmengen in den einzelnen Regionen unterscheiden“, erklärt der Neurowissenschaftler Mikael Simons vom Max-Planck-Institut für Biochemie. „Für die Untersuchung brauchten wir moderne Mess- und Analysemethoden, um diese riesigen Proteinmengen überhaupt erfassen und auswerten zu können.“ Zusammen mit den Spezialisten für Proteinforschung wurde die Technologie der Massenspektrometrie weiterentwickelt. Erst dadurch wurde eine ausreichend schnelle, reproduzierbare und quantifizierbare Messung der Hirnproteine möglich.

So konnten die Wissenschaftler zeigen, dass es im erwachsenen Gehirn der Maus ungefähr 13.000 verschiedene Proteine gibt. In welchen Mengen diese in den verschiedenen Zelltypen und Hirnregionen vorkommen, und wie sie sich voneinander unterscheiden, kann in dem erstellten Proteinatlas nachgelesen werden. Die dort aufgeführten Daten aus fünf verschiedenen Zelltypen und zehn Hirnregionen der Maus ergeben die bislang umfangreichste Datensammlung.

Inselatlas der Maus

Die Erforschung des Proteoms bildet die Grundlage, um zukünftig die Entwicklung des Gehirns und dessen Funktionen besser zu verstehen. „Überraschenderweise sind nur 10 Prozent aller Proteine zelltypspezifisch“, erklärt Kirti Sharma, Erstautorin des Projektes. „Diese zellspezifischen Proteine befinden sich meist an der Zelloberfläche.“

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Was wie eine Insel aussieht, ist die schematische Form eines Mäusegehirns. Forscher haben das Proteom des Gehirns einer Maus analysiert und die Daten in einem Atlas zusammengefasst. © MPI f.Biochemie/ K. Scharma

Wie nach einem Helikopterflug über neue Landschaften, haben die Forscher eine Bestandsaufnahme an Hirnproteinen durchgeführt. Mit dem Proteinatlas wurde eine wichtige Grundlage für viele Forschungsprojekte geschafft, die helfen könnten, neue Behandlungsmethoden zur Bekämpfung von Hirnerkrankungen zu finden.

Originalpublikation:

Cell type– and brain region–resolved mouse brain proteome
Kirti Sharma et al.; Nature Neuroscience, doi:10.1038/nn.4160; 2015

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