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Lipidomik

von Petra Stöcker (Laborjournal-Ausgabe 06, 2003)


In rastlosem Eifer verkünden Forschergeister immer neue Disziplinen – deren jüngste Schöpfung: die Lipidomik. Zuge-geben, die Namensgebung entbehrt einer gewissen Kreativität – ganz nach dem Motto: Man nehme eine Molekülklasse und hänge ihr das bewährte Suffix "-omik" an. In der Erforschung des Lipidoms, also der Gesamtheit der Lipide eines biologischen Systems wird indes ungleich größerer Einfallsreichtum bewiesen. Das neue Familienmitglied der "-omiken" beinhaltet die Identifizierung von Art und Funktion einzelner Lipidklas-sen sowie deren Metabolismus und das Zusammenspiel mit anderen Molekülen innerhalb kranker und gesunder Zellen.

Kaum einem Molekül wird im Allgemeinen mehr Desinteresse und Missbilligung entgegen gebracht als den Lipiden. Ihr Werdegang in der täglichen Laborroutine lautet: ignoriert und fix entsorgt. Beispiel DNA-Preps: Kippt man Detergenzien zu seinem Zellmix, schließt man damit die Zellmembran aus Phospholipiden, Glykolipiden, Sphingolipiden und Cholesterin auf, um an die wertvolle DNA zu kommen. Überflüssiger Zellabfall – also auch die Lipide – wandern in den Abfall.


Auch der Lipid-Microarray ist nicht mehr weit

Mit solch kompromisslosen Lösungen kann sich der Mensch bei einem Überangebot an Lipiden nicht helfen. Vielmehr reagiert er empfindlich auf erhöhte Werte spezieller Lipide im Blutserum – bis hin zu Erkrankungen wie Diabetes Typ-2, Arteriosklerose, Alzheimer und bestimmten Tumoren.

Es wäre aber ungerecht zu behaupten, Lipide hätten nur Schlechtes im Sinn. Im Gegenteil: diese Multitask-fähigen Biomoleküle verrichten grundlegende Aufgaben im Zellstoffwechsel: Sie dienen als essenzielle Energiespeicher oder Signalmoleküle, spielen Schlüsselrollen für spezielle Transkriptionsfaktoren und definieren die Zellen erst als solche, indem sie den Intra- vom Extrazellulärraum abgrenzen.

Gemeinsam ist den Lipiden ihre Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln. Zur chemischen Grundausstattung gehören verschiedenste gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren, die in unterschiedlichster räumlicher Anordnung mit Phosphat- und Acetogruppen, Glycerol oder Sphingosin mannigfache Lipidklassen wie etwa Triacylglyzeride, Phospholipide, Glykolipide, Sphingolipide und Sterole bilden. Berücksichtigt man dabei noch, dass jede einzelne Gewebeart und jedes Organ unterschiedliche Lipide enthält, so verwundert die geschätzte Anzahl von über tausend Hauptlipidklassen kaum.

Doch Schätzen ist nicht Good Laboratory Practice, also krempeln verschiedene "Lipidomiker" jetzt voller Tatendrang die Laborkittelärmel hoch. Einer unter ihnen ist der Zellbiologe Christoph Thiele vom Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden. Er konzentriert sich mit seiner "Functional Lipidomics Group" auf die funktionelle Bedeutung der Lipid-Vielfalt. Die Gruppe charakterisiert die Lipid-Komposition verschiedener Zelltypen und Organellen mit Hilfe von Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie. Die erhaltenen Daten nutzen sie dann, um Interaktionspartner der Lipide zu identifizieren. Überdies manipulieren die Dresdener das Lipid-Verhältnis im untersuchten System, um auf diese Weise ihre Funktion zu enthüllen. Klingt einfach, ist aber mit großem technischen Aufwand verbunden, wie Thiele klarstellt.

Grazer Forscher um Hermann Esterbaum als Chef-Initiator riefen bereits in den frühen 90ern den SFB "Biomembranen" ins Leben. Eine bunt gemixte Gruppe aus Biochemikern und Biophysikern, Elektrophysiologen, Genetikern, Molekularbiologen und Bioinformatikern versuchen seitdem gemeinsam, die Mechanismen der Membranbildung und -funktion sowie deren Interaktion mit anderen zellulären Komponenten zu entschlüsseln. Insbesondere die Kontrolle des Lipid-Metabolismus ist dem illustren Forscherteam wichtig, um den Zusammenhang mit Fettsucht, Diabetes und kardiovaskulären Erkrankungen zu verstehen.

Das Gesetz der Folge spiegelt sich indes nicht nur im Namen Lipidomik wider. Und so stehen nach den Weihen der "-omik" bereits spezielle "Lipid-Microarrays" vor der Tür. Li Feng von der Firma Echelon Biosciences in Salt Lake City plant einen Chip, bei dem verschiedene Phospholipidmoleküle auf einem chemisch modifiziertem Glas-Objektträger fixiert werden. Dieser soll dann verschiedene Lipid-bindende Proteine sowie Lipidmoleküle identifizieren helfen, die mit Krebserkrankungen zusammenhängen.

Ganz klar: Fettmoleküle sind wichtig, gar unentbehrlich. Schließlich ist das Gehirn das fettreichste Organ überhaupt, die Membranen der Nervenzellen bestehen aus Phospholipiden. Und um die gesteckten Ziele zu erreichen, werden gerade diese von besonderem Nutzen sein. Wenigstens diejenigen der Forscher.



Letzte Änderungen: 20.10.2004


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