Anfang und Ende von Proteinen

Zellen und Gewebe enthalten Tausende verschiedener Proteine – das so genannte Proteom. Diese Proteine werden ständig verändert. So werden zum Beispiel Teile von Proteinen entfernt, hierbei entstehen verkürzte Protein-Varianten mit neuen Funktionen. Das „Zerschneiden” von Proteinen wird als Proteolyse bezeichnet. Sie spielt eine wichtige Rolle in Krankheitsprozessen wie bei Krebs. Meist ist nicht bekannt, welche Proteine geschnitten werden. Diese Wissenslücke hat die Entwicklung bestimmter Medikamente stark behindert.

Das Schneiden eines Proteins führt zu Schnittprodukten, die an ihren neuen Protein-Enden erkannt werden. Proteine haben zwei Enden, welche sich chemisch unterscheiden: den Amino-terminus und den Carboxy-terminus. Seit einiger Zeit können durch Proteolyse neu hervorgerufene Amino-Termini in Zellen und Gewebe identifiziert werden. Das hat faszinierende Einblicke in proteolytische Schnittprozesse ermöglicht. Carboxy-termini konnten bislang nicht auf diese Art untersucht werden. Das Bild der zellulären Proteolyse blieb unvollständig.

Ein deutsch-kanadisches Forscherteam hat nun eine Methode entwickelt, um Protein-Carboxy-Enden aus Zellen und Gewebe zu untersuchen.
Dr. Oliver Schilling vom Institut für Molekulare Medizin und Zellforschung der Universität Freiburg war zusammen mit Wissenschaftlern der University of British Columbia an der Entwicklung beteiligt, die in der Fachzeitschrift „Nature Methods” veröffentlicht wurde. In einem mehrstufigen Verfahren identifizieren die Forscher Carboxy-terminale Sequenzen mittels Massenspektrometrie. Erste Ergebnisse zeigen ein unerwartet hohes Ausmaß der zellulären Proteolyse: Etwa 40 Prozent der identifizierten Carboxy-Enden sind das Ergebnis eines molekularen Schnittes. Zusammen mit Kollegen des Instituts für Molekulare Medizin und Zellforschung wird die Methode nun benutzt, um zu verstehen, wie so genannte Kathepsin-Proteasen die Entstehung von Krebs beeinflussen.

Veröffentlichung:
Nature Methods: Proteome-wide analysis of protein carboxy termini: C terminomics.
Schilling O., Barré O., Huesgen P.F., Overall C.M.

Advance online publication: 6. Juni 2010, doi: 10.1038/nmeth.1467