Genomics und Proteomics – BioDigital Freiburg

Presseinformation / 25.10.2000

Unter den 3 000 durch die 2D-Gelelektrophorese auftrennbaren Proteinen fanden die Forscher einige, die für die Pathogenität der Zellen verantwortlich sind. Oben: nicht-pathogene Candida-Zellen mit Proteinmuster, unten: pathogene Zellen mit Proteinmuster.

Der Pathogenität von Hefe auf der Spur

Candida albicans ist der häufigste humanpathogene Pilz. Bei gesunden Menschen kann dieser Hefepilz Haut und Schleimhäute befallen – eine eher unangenehme als gefährliche Infektion. Riskant jedoch wird die Candida-Infektion bei Patienten, deren Immunsystem geschwächt ist, beispielsweise nach Organtransplantationen oder der Chemotherapie bei Krebs. Bislang gibt es nur wenige Präparate zur Therapie der Infektion, die zudem erhebliche Nebenwirkungen nach sich ziehen können. Forscher der vor einem Jahr am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart eingerichteten Nachwuchsforschergruppe »Automatisierte Protein-Screeningsysteme« haben nun mit Hilfe neuester Methoden Proteine entdeckt, die für die Pathogenität des Pilzes verantwortlich sind und so als spezifische Angriffspunkte für neue Pharmaka genutzt werden können.

Die Forscher verwenden für ihre Untersuchungen neben pathogenen Candida-Zellen auch solche, die durch eine Mutation ihre Pathogenität verloren haben. »Wir züchten beide Varianten unter identischen Bedingungen und vergleichen dann das Proteom – die Gesamtheit aller exprimierten Proteine – der herkömmlichen virulenten mit der veränderten harmlosen Variante«, erklärt Projektleiter Dr. Steffen Rupp. Hierzu optimierten die Wissenschaftler eine Methode, mit der Proteine nach Ladung und Größe – sehr viel differenzierter als mit herkömmlichen Methoden – analysiert werden können, die differenzielle zweidimensionale Gelelektrophorese. Unter den über 3 000 Proteinen, die die Wissenschaftler auswerteten, waren tatsächlich etwa zwanzig, die nur bei der herkömmlichen Variante zu finden waren oder hier gerade nicht. Zehn der Proteine wurden bereits isoliert und näher untersucht. Ein Ansporn für die Forscher ist, dass genau diese Proteine in der verwandten, nicht pathogenen Bäckerhefe nicht existieren und sie somit auf der richtigen Spur sind. Mit Hilfe einer optimierten DNA-Mikrochip-Technologie, sollen weitere Proteine des mittlerweile vollständig entschlüsselten Hefegenoms als potenzielle Angriffspunkte für neue Pharmaka identifiziert werden. Ein Patent ist bereits angemeldet.

Molekulare Mechanismen der Tumorentstehung

In einem zweiten Projekt der Arbeitsgruppe wird die Beteiligung einer Proteinkinase (PKCµ) an der Entstehung von Tumoren in Säugerzellen untersucht.

Proteinkinasen phosphorylieren ihre Zielproteine und regeln damit deren Aktivität. Sie stellen Schlüsselenzyme für die Erhaltung des zellulären Gleichgewichts dar und sind im Krankheitsfall häufig fehlreguliert und so an der Entstehung von Tumoren beteiligt.

Zur Aufklärung der zellulären Pathogenitätsmechanismen bei der Tumorentstehung benutzen die Wissenschaftler gewebespezifische Tumorzelllinien (in diesem Projekt eine T-Zell-Lymphomazelllinie) als Modellsystem, da sie leichter im Labor zu kultivieren und daher der Analyse von zelltypspezifischen Änderungen in der Proteinexpression leichter zugänglich sind.

»Um zu untersuchen, welche Gene an der Transformation einer Zelle hin zur Tumorzelle beteiligt sind, exprimieren wir ein bestimmtes Gen verstärkt in Tumorzelllinien«, erklärt Dr. Franz-Josef Johannes, Leiter des Projektes, die Vorgehensweise. »Auf diese Weise können biochemische Mechanismen identifiziert werden, die bei der Entstehung von Tumoren verändert sind. Dies ist der erste Schritt hin zur späteren Tumortherapie.«

Projekt- und Methodenentwicklungen werden auf der BioDigital vom 25. bis 27. Oktober 2000 in Freiburg vorgestellt (Halle 2, Stand 430).