Globale Charakterisierung von Proteinen und Proteindynamik

Biologische Systeme sind enorm anpassungsfähig und verändern sich ständig. Zellen und Gewebe reagieren sehr schnell auf äußere Einflüsse; diese dynamischen Veränderungen bilden einen Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe Protein Dynamics.

Um den Zusammenhang zwischen diesen dynamischen Veränderungen und verschiedensten Krankheiten (etwa Krebs, Blutgerinnungsstörungen oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen) zu verstehen und mögliche Ansatzpunkte für neue Therapien zu finden, müssen biologische Systeme zunächst grundlegend erforscht werden. Dafür benötigt die Arbeitsgruppe zuverlässige und reproduzierbare Methoden, mit denen möglichst viele Komponenten solcher Systeme erfasst werden können.

So geht man zum Beispiel davon aus, dass es in einer Zelle etwa 10.000 verschiedene Proteine gibt, die miteinander kommunizieren und interagieren. Die Konzentrationen dieser Proteine können – je nach Zelltyp – bis zu sechs Größenordnungen umspannen, sodass häufig vorkommende Proteine wie Strukturproteine millionenfach vorliegen, während seltene Proteine nur zehn bis 100 Kopien pro Zelle aufweisen. Die Gruppe erforscht daher nicht nur, welche Proteine vorhanden sind (qualitative Analyse), sondern auch, in welchen Mengen sie vorliegen (quantitative Analyse).

Dazu verwendet und optimiert sie verschiedene LC-MS-Techniken, etwa die markierungsfreie Quantifizierung. Ziel ist es unter anderem, auch mit geringen Probenmengen zuverlässige Analysen durchzuführen und die Abläufe zu standardisieren, um die Methoden auch für klinische Anwendungen zugänglich zu machen. Dabei spielt die Entwicklung von Qualitätsstandards eine große Rolle: Jeder Schritt der Analyse, von der Probenvorbereitung bis zur Datenauswertung, muss reproduzierbar und zuverlässig funktionieren.