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28.03.2017

Proteomik: Den Einfluss genetischer Variationen verstehen

Wie entsteht Typ 2-Diabetes? Ein Forscherteam unter Federführung des DZD-Partners Helmholtz Zentrums München und der Technischen Universität München ist der Klärung dieser Frage ein großes Stück nähergekommen. Exemplarisch zeigt das Team an für Typ-2-Diabetes relevanten genetischen Variationen, welche funktionellen Auswirkungen diese haben. Ihr Ansatz lässt sich auf viele Krankheitsbilder anwenden.

Bei der Studie wurden massenspektrometrische Methoden eingesetzt, um bislang unbekannte Proteine und Proteinkomplexe zu identifizieren, deren Bindung an die DNA durch SNPs beeinflusst wird. Grafik: Hauck/Laumen

Das Risiko für zahlreiche komplexe Krankheiten wie Typ-2-Diabetes wird durch Veränderungen an unserem Erbgut erhöht, der DNA. Ein Mitspieler bei der Krankheitsentstehung sind Einzelnukleotid-Polymorphismen, die Wissenschaftler nur kurz „Snips“ (SNPs - Single Nucleotide Polymorphisms) nennen. Bei SNPs treten Variationen eines einzelnen Basenpaares in einem DNA-Molekül auf, wobei die dadurch beeinflussten Mechanismen meist unklar sind.

Es ist bekannt, dass manche dieser Risiko-SNPs die Regulation von Genen beeinflussen. Außerdem ist bekannt, dass die Genregulation von besonderen Proteinen gesteuert wird. Risiko-SNPs beeinflussen vermutlich, wie diese Proteine oder Proteinkomplexe an die DNA binden. „Bisher ist es Wissenschaftlern nur selten gelungen, bei krankheitsspezifischen SNPs eine unterschiedliche Bindung von gen-regulatorischen Protein-Komplexen nachzuweisen“, erklärt Dr. Helmut Laumen von der Klinischen Kooperationsgruppe (KKG) Interaktion von Ernährung und Genetik bei Typ-2-Diabetes mellitus und der Pädiatrischen Ernährungsmedizin der TUM. Die KKG ist eine Kooperation des Helmholtz Zentrums München (Institut für Epidemiologie 2) und der Technischen Universität München (Else Kröner-Fresenius-Zentrum für Ernährungsmedizin).

„Interessant wäre insbesondere, mehr über die verschiedenen beteiligten Proteine zu erfahren, die einen starken Einfluss auf die Regulation von Genen haben“, sagt Laumen. Ein Team des Helmholtz Zentrum München und der TUM hat diese durch SNP beeinflussten Mechanismen genauer analysiert und darüber eine Studie in „Nucleic Acids Research“ veröffentlicht.

Das Team hat hochempfindliche massenspektrometrische Methoden eingesetzt, um damit bislang unbekannte Proteine und Proteinkomplexe zu identifizieren, deren Bindung an die DNA durch SNPs beeinflusst wird. „Die bislang bestehende Lücke zwischen genetischen Variationen und dem Verständnis ihrer funktionellen Auswirkung auf den Organismus konnten wir schließen“, erzählt Dr. Stefanie Hauck, Leiterin der Abteilung Proteinanalytik und Core Facility Proteomics am Helmholtz Zentrum München.

„Konkret wenden wir diese Methode auf SNPs an, die für Typ-2-Diabetes und die Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) relevant sind“, sagt Hauck. „Mit dem Verfahren lassen sich künftig für alle krankheitsassoziierten SNPs funktionell relevante Proteine identifizieren, um zu klären, welche Mechanismen hinter einem Krankheitsbild stecken.“ Das exakte Verständnis der molekularen Mechanismen, die durch regulatorische SNPs verändert werden, kann zur weiteren Entwicklung der personalisierten Medizin beitragen.

Original-Publikation:
Lee H. et al. (2017): Allele-specific quantitative proteomics unravels molecular mechanisms modulated by cis-regulatory PPARG locus variation. Nucleic Acids Research, DOI: 10.1093/nar/gkx105.