Proteine – auch Eiweiße genannt – sind lebensnotwendige Nährstoffe. In unseren Zellen sind Proteine die molekularen Werkzeuge, die alle biophysikalischen und biochemischen Vorgänge steuern. „Aufgrund ihrer zentralen Rolle in nahezu allen Prozessen des Lebens, nehmen sie eine Schlüsselrolle bei der Erkennung von Krankheiten, Ausprägung von Resistenzen und Entwicklung von Medikamenten ein“, erklärt Mathias Wilhelm, Professor für Computational Mass Spectrometry an der School of Life Sciences der Technischen Universität München (TUM) in Freising. In seinem Vortrag in der Reihe TUM@Freising am Donnerstag, 30. November, 19 Uhr im Lindenkeller in Freising wird er darstellen, wie Proteine vermessen werden, und wie das unser Verständnis von Mensch, Tier und Pflanze ändert.
Die Aufgaben von Proteinen umfassen zum Beispiel die Katalyse von Stoffwechselreaktionen, die Reaktion auf Reize, der Transport von Molekülen, und die Strukturierung von Zellen und Organismen. Proteine bestehen meist aus einer langen Kette von Aminosäuren. Die Abfolge der Aminosäurereste in einem Protein wird durch die Sequenz eines Gens festgelegt, die im genetischen Code von Organismen kodiert ist. Das größte der ca. 20.000 bekannten menschliche Proteine ist Titin, welches aus mehr als 34.000 aneinandergereihten Aminosäuren besteht und bei der Muskelkontraktion eine Rolle spielt. Die Analyse von Proteinen wird durch eine Reihe von analytischen und bioinformatischen Herausforderungen erschwert, sodass bisher nur etwa 18 % der aktuell bekannten 560.000 Proteinen in Organismen nachgewiesen wurden.
Vermessung des Lebens
Prof. Wilhelm stellt in seinem Vortrag dar, welche Technologien eingesetzt werden, um die Gesamtheit aller Proteine in Organismen, Organen oder Zellen, unter exakt definierten Bedingungen und zu einem bestimmten Zeitpunkt, zu bestimmen. Dabei thematisiert er unter anderem, wie diese Messungen dazu beitragen, die Diagnose von Krankheiten zu verbessern, die Funktionsweise von Medikamenten zu verstehen, oder grundlegende biologische Prozesse aufzuklären. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Einsatz von informatischen Methoden wie maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz, und wie diese sowohl die Messung als auch die Analyse der gewonnenen Daten ermöglicht und die Funktion und Rolle von Proteinen aufklärt. „Das Publikum erfährt, was der Stand der Technik heute im Bereich der Proteinforschung erlaubt, und wie diese durch den Einsatz aktuellster Methoden der Informatik unterstützt wird“, sagt Wilhelm.
Nach dem Vortrag sind alle Interessierten eingeladen, ihre Fragen an den Referenten zu stellen. Moderiert wird die Veranstaltung von Prof. Sara Leonhardt.
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