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Rubrik: Science Life
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Publiziert: 12.05.2005 06:00

Neue Analysemethode für Organ spezifische Antigene
Profilierte Proteinsuche

(cm) Gene sind gemeinhin bekannter als die Proteine, doch die eigentlichen Akteure in den Lebewesen sind letztere. So sind es die Proteine, die an den verschiedenen Orten im Organismus die verschiedenen Aufgaben ausführen. Doch wie weiss man, wo welche Proteine exprimiert sind?

Diese Frage lässt sich seit kurzem dank einer ETH-Arbeit leichter beantworten. So hat die Forschungsgruppe von Dario Neri, Professor für Biomakromoleküle, eine Methode entwickelt, mit der die Proteine bestimmt werden können, die durch die Blutbahn leicht zugänglich sind (1). So kann man beispielsweise analysieren, welche Proteine in mehreren Organen und welche nur spezifisch in einem Organ (z.B. in der Niere oder einem Tumor) vorkommen. Die neue Arbeit wurde in der April-Ausgabe des Fachmagazins „Nature Methods“ publiziert (2).

Ihre neue Methode entwickelten die Forscher an Mäusen. Sie führten an den anästhesierten Tieren eine terminale Perfusion durch. Dabei wurde ihr Blutgefässsystem gespült, bevor als entscheidender Schritt eine Lösung mit einem Biotin-Derivat durch die Adern der Tiere rann. Das Biotin-Derivat mit dem exakten Namen sulfo-NHS-LC-Biotin hat dabei die Eigenschaft, dass es die vorhandenen Proteine leicht bindet und somit markiert, so dass sie später aufgereinigt werden können. Die so erhaltenen markierten Proteine spiegeln die Situation im lebendigen Tier.

Um zu schauen wie spezifisch Blutgefässproteine markiert worden waren, führten die Wissenschaftler eine histochemische Analyse durch. Das heisst, sie entnahmen den Tieren verschiedene Organe und behandelten die Gewebeschnitte so, dass überall dort eine Farbreaktion stattfand, wo mit Biotin markierte Proteine vorhanden waren. Wie erwartet fand die stärkste Reaktion in der Nähe der Blutgefässe statt. Das galt auch für Tumorgewebe.


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Zierte das Cover von "Nature Methods": Das Bild einer Mäuseniere, das die Verteilung von Cadherin-16, einem organspezifischen Protein, das mit Hilfe der in vivo Biotinylierung entdeckt wurde, zeigt. Mit Hilfe eines spezifischen, fluoreszenz-markierten Antikörpers wurde Cadherin-16 sichtbar gemacht. Die Fluoreszenz konzentriert sich auf die basalen und lateralen Membranen der tubulären Epithelzellen, also entlang der Gefässe. Balken: 50 Mikrometer (Bild: Dario Neri)

Die mit Biotin markierten Proteine wurden extrahiert, aufgereinigt und mit dem Enzym Trypsin verdaut. Die daraus entstandenen Peptide wurden in Zusammenarbeit mit dem Functional Genomics Center Zürich (FGCZ) mittels Flüssigkeitschromatographie aufgetrennt und mit Hilfe eines Massenspektrometers identifiziert. Das durch die Chromatographie erhaltene Peptidprofil war für die verschiedenen Organe und Tumore sehr reproduzierbar. So konnte beispielsweise ein bestimmtes Muster der Niere zugeordnet werden, egal von welcher Maus es stammte. Auch die Bestimmung der einzelnen Proteine anhand der Masse ihrer durch Trypsin Fragmente deckte Unterschiede in der Proteinzusammensetzung zwischen Organen oder Tumor tragendem versus Tumor freiem Gewebe auf.

Insgesamt versprechen sich die Forscher von ihrer Markierung, die trotz verschiedener Bearbeitungsschritte stabil erhalten bleibt, das Auffinden neuer, Organ spezifischer Proteine. Dabei könnte die Methode nicht nur bei Tieren angewendet werden, sondern auch bei humanen tumorbefallenen Organen, die man herausoperiert hat.


Fussnoten:
(1) Forschungsgruppe von Dario Neri: www.pharma.ethz.ch/en/research_units/protein_eng/home.protein_eng.html
(2) JN Rybak et al: „In vivo protein biotinylation for identification of organ-specific antigens accessible from the vasculature.“ Nat Methods. April 2005



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