Eiweißmoleküle in der Schußlinie Freier Radikalen

Noch zu Beginn dieses Jahrhunderts galten die Eiweißmoleküle als die wichtigsten Träger von Lebensvorgängen. In der Rangliste der zellulären Makromoleküle standen sie an erster Stelle. In der Anlehnung an das griechische Wort proteros, d.h. das Erste, nannte man sie daher Proteine.

Genom, das dann folgende Schlüsselwort

Doch seit das Erbgut des Menschen entschlüsselt wurde, spricht jeder vom Genom und kaum mehr einer von den Proteinen. Daß die im menschlichen Genom gespeicherten genetische Information den Generalschlüssel zum Verständnis gesunder und kranker Zellen liefern könnte, dürfte eher unwahrscheinlich sein. Die tatsächliche Leistung einer Zelle wird sich schwerlich allein an ihrer genetischen Ausstattung messen lassen. Zwar haben verschiedene Forschergruppen begonnen, Zellen anhand der in ihnen aktiven Gene zu charakterisieren, doch das Expressionsmuster sagt nur etwas darüber aus, welche Erbanlagen zu einem gegebenen Zeitpunkt einen Beitrag am Gesamtgeschehen leisten. Unberücksichtigt bleibt, daß aus ein und demselben Gen oft viele verschiedene Proteinprodukte hervorgehen.

In der Erforschung des Proteoms, das ist die Gesamtheit der in einer Zelle zusammenwirkenden Proteine, sehen viele Molekularbiologen ein neues Ziel. Die Wissenschaftler schätzen, daß in jeder Zelle mehrere zehntausend(!) unterschiedliche Proteine zusammenwirken. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß es wiederum unterschiedliche Variationen gibt, so daß letztlich in ein und derselben Zelle je nach physiologischen Bedingungen unterschiedliche Proteinensemble zusammenspielen.

Beim Menschen dürften bis zu zehn unterscheidbare, im Detail jeweils anders modifizierte Proteine auf eine einzige Erbanlage entfallen.

Das Proteom ist im Gegensatz zum Genom außerordentlich dynamisch. Seine Analyse liefert eine Art Momentaufnahme aus dem Leben einer Zelle.

Lange Zeit schien es schier aussichtslos, die vielen verschiedenen Eiweißmoleküle einer einzigen Zelle zu identifizieren. Doch inzwischen haben die Wissenschaftler geeignete Verfahren entwickelt, die in einem Zellgemisch enthaltenen Eiweißmoleküle zu bestimmen. So reichen bereits millionstel-Milligramm-Mengen bei dem als Nano-Elektrospraymethode bezeichneten Verfahren aus, eine Folge von rund zwanzig Aminosäuren an einem Ende des Peptids zu bestimmen.

Forscher vom Institut für Zellbiologie der Uni Tübingen sowie vom Institut für Immunologie der Uni Rostock haben unabhängig voneinander Konzepte zur Preteom-Analyse des Menschen entwickelt.

Aus der Untersuchung von nicht nur einzelnen, sondern aller Proteine einer Zelle erhoffen sich die Wissenschaftler bedeutende Fortschritte bei der Diagnose zahlreicher Krankheiten. Die Forscher stellen sich vor, daß man zum Beispiel die Entstehung von Krebs anhand des charakteristischen Proteinmusters von Zellen sehr viel früher erkennen kann als etwa durch Tumormarker im Blut oder Urin.

Aus dem Vergleich des Proteoms gesunder und kranker Zellen hoffen die Wissenschaftler, Krankheitsprozesse bald in einer ganz neuen Dimension zu verstehen. Sie versuchen herauszufinden, welche Proteine auftauchen oder verschwinden, wenn zum Beispiel eine Brustzelle entartet, Herzmuskelzellen vorzeitig altern, Hormone auf Gewebe einwirken oder Gelenkknorpel sich entzünden.

Aus Veränderungen bei den Proteinen dürften sich auch neue Zielstrukturen für die Entwicklung von Medikamenten ergeben.

Q10 ist ein wichtiges Glied der Atmungskette und damit der Energieversorgung der Zelle. Die Energieversorgung jeder Zelle hängt wesentlich von der Q10-Konzentration in den Zellkomponenten ab. Bioenergetische Prozesse laufen nur optimal ab, wenn ausreichende Q10-Reserven vorhanden sind. Ein bioenergetisches Defizit ist Ursprung vieler Krankheiten. Q10 hat einen besonderen Einfluß auf die in jeder (!) Zelle anzutreffenden Ionenkanäle, da sie energieabhängig arbeiten. Die Ionenkanäle müssen von den positiv oder negativ geladenen Teilchen körperwirksamer Salze wie Natrium, Kalium, Magnesium, Eisen, Chlor, Fluor, Phosphat oder Sulfat etc. passiert werden können. Diese Substrate, die lebensnotwendig für den Körper sind, werden durch Ionenpumpen (auch unter dem Begriff Membrantransportprotein bekannt) durch die Ionenkanäle gesteuert. Dabei öffnen und schließen sie sich in einem genau abgestimmten Rhythmus. Die Ionenpumpen verbrauchen ATP (Adenosintriphosphat), was wiederum durch Q10 gebildet wird. Damit ist klar, daß solche Pumpen die Tätigkeit einstellen, wenn die ATP-Produktion in den Mitochondrien der Zelle zusammenbricht resp. gestört ist.

Die Fluidität von Zellmembranen wird von der Q10-Konzentration mitbestimmt. Sie bestimmt wiederum die Qualität der Zell-zu-Zell-Kommunikation über Rezeptoren, Ionenkanäle und Gap-Junctions und auch die Wirksamkeit bestimmter Arzneimittel. Wird durch oxidativen Streß, zu dem auch jede Form von Krankheit zählt, die Funktionsfähigkeit, also die Fluidität der Zelle mangels ausreichendem Q10 gestört, sind die Folgen unabsehbar. Die ausgeklügelte Balance in den Zellen, notwendig für den gesunden Körper, gerät aus dem Gleichgewicht; der Beginn von weitreichenden Fehlfunktionen nimmt seinen Lauf.

Der Schutz der Zellbestandteile vor Sauerstoffradikalen durch Q10 ist elementar. Q10 ist das dominante körpereigene Antioxidans für die Lipidphase. In dieser Funktion verbraucht es sich. Dies mit der negativen Konsequenz, daß die Energieversorgung und die Membranstabilisierung abnimmt.

Q10 wird vom Organismus zu gefährdeten Regionen transportiert, es ist frei mobilisierbar. Bei bioenergetischen Entgleisungen, wie Muskel-, Herz-, Gefäß-, Haut-, Immunsystem- und degenerativen Gehirnerkrankungen versucht der Körper sich mit einer Q10-Mobilisierung zu helfen. Der Q10-Pool reicht hierzu meist nicht aus.