Molekularbiologie Forscher untersuchen "dunkle Materie" im Menschen

Wie können Wissenschaftler "dunkle Proteine" im Körper sichtbar machen?

(Foto: imago/Science Photo Library)

Mit herkömmlichen Methoden können Wissenschaftler bestimmte Proteine im Körper nicht darstellen. Sie sind aber da. Was also tun?

Von Katrin Blawat

Der menschliche Körper gilt eigentlich als gut erforschtes Terrain. Die Grundzüge des Lebens, so erscheint es zumindest nach einem Blick auf die Detailtiefe vieler Fachveröffentlichungen, sind sauber einsortiert in den Kanon des biologischen Wissens.

Doch der Schein trügt. Zellbiologen ist in jüngster Zeit klar geworden, dass sie viele Biomoleküle, die lebenswichtige Funktionen im Körper übernehmen, noch gar nicht entdeckt haben. Manche meinen, dass bislang erst gut die Hälfte der Proteine, die eine Zelle braucht, bekannt ist.

Die restlichen werden als "dunkle Proteine" bezeichnet - in Anlehnung an die geheimnisvolle "Dunkle Materie", die das Universum zusammenhält, sich aber bislang hartnäckig jeder direkten astrophysikalischen Messung entzieht.

Konventionelle Methoden reichen nicht aus

"So wie man die Dunkle Materie des Universums nicht mit dem Teleskop beobachten kann, so lassen sich auch die dunklen Proteine nicht mit konventionellen Methoden darstellen", sagt Peter Wright vom Scripps-Forschungsinstitut im kalifornischen La Jolla. Zusammen mit Kollegen hat er kürzlich die "Human Dark Proteome Initiative" gegründet. Ihr Ziel ist es, die dreidimensionale Struktur dunkler Proteine aufzuklären.

Wie ein Eiweiß gefaltet, gedreht und gewinkelt ist, entscheidet nämlich zu einem großen Teil über seinen Charakter: Bleibt es gerne Eigenbrötler, oder fühlt es sich in der Gemeinschaft mit anderen Molekülen wohler? Hält es sich versteckt in der Zelle auf, oder ist es als kommunikativer Typ im Außendienst unterwegs?

Und vor allem: Was ist sein Job? All das ist im Fall der dunklen Proteine größtenteils unbekannt. Sie seien im Wesentlichen ein Rätsel, schreibt daher ein Team um Sean O'Donoghue von der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation in Sydney im Fachmagazin PNAS. Dennoch ist es den Autoren gelungen, eine Art vorläufigen Steckbrief der dunklen Proteine zu erstellen.

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Datenbanken für das Dunkle

Dazu durchsuchten die australischen, portugiesischen und deutschen Forscher eine zuvor selbst entwickelte Datenbank nach Proteinen, von denen lediglich die Aminosäuren als Grundbausteine bekannt sind, nicht aber die entscheidende 3-D-Struktur.

Lässt sich diese auch nicht durch Vergleiche mit anderen Proteinen herleiten, handelt es sich laut der Definition der Autoren um ein dunkles Protein oder zumindest einen "dunklen Abschnitt" innerhalb eines Moleküls.

Mit dieser bioinformatischen Methode bleibt zwar das Dilemma bestehen, dunkle Proteine nicht unmittelbar sichtbar machen und beobachten zu können. Aber immerhin lassen sich so Moleküle oder Teile davon aufspüren, denen man mittels Experimenten im Labor bisher nicht auf die Spur kommt.

Dabei hilft zum Beispiel ein Blick ins Erbgut, dessen Gene sämtliche Bauanleitungen für Proteine enthalten. Aus der Gensequenz kann man die Abfolge der Aminosäurebausteine ableiten, nur die Struktur und Funktion des Proteinmoleküls lässt sich so nicht aufklären.