Gehirnproteom

Anteil Universität Bochum (Teilprojekt 5,11)

Ruhr-Universität Bochum Medizinisches Proteom-Center Universitätsstr. 150 44801 Bochum

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Helmut Meyer 0234 32-22427 01GR0440 2.685.677 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Die beiden Teilprojekte (05, 11) des Vorhabens haben folgende Ziele und Arbeitsplanung: (05): Entwicklung neuer effektiverer Methoden zur Trennung komplexer Proteingemische, d.h. Entwicklung eines MDLC-Systems zur quantitativen Proteomanalyse, Markierung der Proteine mit Cy2/Cy3/Cy5 und stabilen Isotopen-Labeln, Trennung der Proteine in 2 LC-Dimensionen, Trennung mittels SDS-PAGE und differenzielle quantitative Analyse. (11): Administration aller verbundrelevanten Aktivitäten, somit Förderung der Vernetznung, Bereitstellung der zum Betrieb der Projektdatenbank notwendigen Ressourcen. Brain Proteomics: (05): Identifizierung spezifischer Marker-/Targetproteine für Morbus Parkinson: differenzielle Gel-basierte Analyse eines Mausmodells (alpha-Synuclein Knock-out (Sna-/-) und möglicherweise alpha-Synuclein überexprimierende Mausmutanten (PrPmtA, PrPmtB) mittels der DIGE-Technologie. (11): Kontinuierliche Administration. Installation der notwendigen Hardware-Komponenten für die Datenbank innerhalb der ersten anderthalb Jahre. Datenakquise und -analyse. (05)/(11): Die im Verbund gewonnenen Ergebnisse und Daten werden allen Partnern zur Verfügung gestellt und ggf. zur Publikation oder Patentierung gebracht.

Anteil Uni Kassel (Teilprojekt 2)

Universität Kassel Fachbereich 18 Naturwissenschaften Institut für Biologie - Abteilung Biochemie Heinrich-Plett-Str. 40 34132 Kassel

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Friedrich Herberg 0561 8044511 01GR0441 580.240 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Dieses Vorhaben hat drei Hauptziele: 1. Identifizierung und kinetische Analyse der Wechselwirkung hirnspezifischer Proteine mit Hilfe der Biomolekularen Interaktionsanalyse (BIA) in vitro und in vivo. Funktionelle Charakterisierung ausgesuchter Proteinkomplexe in gesundem und erkrankten Hirngewebe als Grundlage für die Entwicklung zielgerichteter Therapien bei neurodegenerativen Erkrankungen 2. Funktionelle Charakterisierung von Protein-Protein-Interaktionen in krankem und gesundem Gewebe sowie in Zellen. Beschreibung der Rolle von Kofaktoren, posttranslationalen Modifikationen (z.B. Phosphorylierungen und Lipidmodifikationen) auf die Funktion und Wechselwirkung von Proteinen. Analyse des Phosphorylierungsmusters ausgesuchter, alters- oder krankheitsrelevanter Proteine in Hirngewebe oder aus Modellsystemen. In der Abteilung Biochemie werden methodisch Biacore und andere BIA-Methoden sowie Massenspektrometrie eingesetzt werden. Bioinformatische Methoden sollen zur Beschreibung involvierter Netzwerke benutzt werden. 3. Weiterentwicklung von high-end-Techniken in der BIA, Implementierung physikalischer, nanotechnologischer und biologischer Prinzipien in neue Analysetechniken.

Anteil Humboldt-Universität Berlin/Charité (Teilprojekt 3)

Charité - Universitätsmedizin Berlin  Campus Virchow-Klinikum - Institut für Humangenetik Augustenburger Platz 1 13353 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Dr. Joachim Klose 030 450-566133 01GR0442 1.207.952 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Das Vorhaben arbeitet in 3 Bereichen: 1) Basierend auf Theorien zur regulatorischen Vernetzung von Proteinen sollen Untersuchungen verschiedener neurodegenerativer Krankheiten zeigen, dass Proteinveränderungen krankheitsspezifisch, krankheitsgruppenspezifisch oder unspezifisch auftreten. Bekannte therapeutisch wirksame Substanzen werden hinsichtlich ihrer Wirkung auf diese drei Proteinklassen getestet. Arbeiten zur technischen Verbesserung der 2-D Elektrophorese. 2) Mit Methoden der Proteomanalyse werden die Gehirnproteine von Parkinson-, Alzheimer-, und Huntington-Mäusen dargestellt. Bei verschiedenen Mausstämmen werden die Proteinmuster einer Krankheit mit den Mustern anderer Krankheiten sowie mit dem Muster des Normalzustandes verglichen. Variante Proteine werden identifiziert und wie oben angegeben klassifiziert. Unter dem Aspekt der Pathogenese werden diese Proteine biologische und chemische Werter charakterisiert. In den Vergleich und die Charakterisierung der Proteine werden pharmakologisch behandelte Mäuse einbezogen. Die Handhabung der Geltubes für die 2-DE wird vereinfacht. 3) Der Pharmaindustrie wird eine neue Strategie zur Erkennung von Targetproteinen angeboten. Kommerzialisierung der 2-DE Großgeltechnik.

Anteil LMU München (Teilprojekt 4)

Ludwig-Maximilians-Universität München Zentrum für Neuropathologie und Prionforschung Feodor-Lynen-Str. 23 81377 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Hans Kretzschmar 089 2180-78001 01GR0443 246.262 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Durch die systematische Untersuchung der Proteinexpressionsmuster beim Prozess der Alterung und der Neurodegeneration des menschlichen ZNS und der Korrelation von neu identifizierten Proteinen mit dem neuropathologischen Phänotyp sollen neue Forschungsansätze identifiziert sowie bisher vorliegende Erkenntnisse aus Zellkultur- und Tierexperimenten validiert werden. Untersuchungsziele sind ein tieferes Verständnis der Krankheitsentstehung auf molekularer Ebene und die Entdeckung neuer therapeutischer Ansätze. Es wird tiefgefrorenes ZNS-Gewebe von Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen und gesunden Kontrollpersonen zur Verfügung gestellt, das standardisiert post mortem entnommen und neuropathologisch gescreent wird. Die Proteinexpressionsmuster werden mittels 2D PAGE und quantitativer multidimensionaler LC-MS/MS-Analyse bestimmt. Die Menge detektierter Kandidatenproteine wird zur mRNA-Expression in Beziehung gesetzt sowie die regionale und zelluläre Lokalisation der Proteine bestimmt. Die Ergebnisse sollen publiziert und in diagnostische/therapeutische Ansätze umgesetzt werden.

Anteil: Firma MicroDiscovery GmbH (Teilprojekt 8)

MicroDiscovery GmbH Marienburger Str. 1 10405 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. J. Schuchhardt 030 44350900 01GR0444 150.425 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Ziel dieses Vorhabens ist der Einsatz von computergestützen Verfahren zur Diagnose und die Modellierung neurodegenerativer Erkrankungen. Wissensbasis und validierter Datensatz: 1) Wissensbasis für Morbus Alzheimer und Morbus Parkinson mit Verknüpfung zu ausgewählter Literatur. 2) Plattform mit projektweitem, passwortgeschütztem Internetzugriff. 3) Validierter Datensatz mit Projektdaten. 4) Aktualisierung und Erweiterung des Datensatzes. Krankheitsklassifikation und Modellierung: 1) Clusteranalyse mit experimentellen Daten. 2) Klassifikation und Vorhersage von neuro-degenerativen Erkrankungen. 3) Identifikation eines Satzes von Biomarkern. 4) Prototyp eines dynamischen Alzheimer-Modells. 5) Data Mining und Testen der Modelle mit validiertem Datensatz. 6) Mehrstufige Verwertungsstrategie: spezifische Marker oder Markermuster zur Klassifikation unterschiedlicher Subtypen neurodegenerativer Erkrankungen; integrierte Lösungen zur diagnostischen Früherkennung von Morbus Alzheimer und Morbus Parkinson; In-silico-Modelle für Morbus Alzheimer und Morbus Parkinson.

Anteil Universität Hamburg (Teilprojekt 6)

Universität Hamburg Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf Zentrum für Molekulare Neurobiologie Institut für Biosynthese Neuraler Strukturen Falkenried 94 20251 Hamburg

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Melitta Schachner 040 42803-6246 01GR0445 292.014 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Die Parkison´sche Krankheit ist eine der häufigsten neurodegenerativen Krankheiten im Alter. Bei der menschlichen Krankheit und im MPTP-Maus-Modell der Parkison´sche Krankheit kommt es zum Verlust von dopaminergen Neuronen. Wir möchten Proteine identifizieren, die im MPTP-Maus-Modell abnormal exprimiert werden. Wir werden ebenfalls eine transgene Maus-Mutante untersuchen, in der das neurale Zellerkennungsmolekül L1 überexprimiert und der Zelltod von dopaminergen Neuronen reduziert ist. Mit diesem Ansatz sollen Proteine identifiziert werden, die der Degeneration von dopaminergen Neuronen entgegenwirken. Die Proteinexpression von unbehandelten und mit MPTP behandelten Mäusen soll mittels 2D-Gelelektrophorese und Massenspektrometrie untersucht werden. Zur genaueren Analyse der Degeneration dieser spezifischen Zellpopulation sollen in Zellkultur angereicherte dopaminerge Nervenzellen untersucht werden, die mit MPTP behandelt und die in Gegenwart oder Abwesenheit von L1 das Zellüberleben fördert, gehalten wurden. Diese Untersuchungen sollen einen Beitrag leisten zur therapeutischen Intervention bei der Parkinson´schen Krankheit beim Menschen.

Anteil Uni  Magdeburg (Teilprojekt 7)

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für medizinische Neurobiologie Leipziger Str. 44 39116 Magdeburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Walter Schubert 0391 6117-174 01GR0446 406.143 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Dieses Vorhaben hat zum Ziel, die Organisation des Zelloberflächentoponoms neuronaler Synapsen in situ mit Hilfe der MELK-Robotertechnologie zu analysieren. Im Vordergrund steht die Analyse von Nervenzellen im menschlichen Gehirn und im Rückenmark, an Tiermodellen und neuronalen Zellen in vitro. Entsprechend der oben beschriebenen Zielsetzung ist das Vorhaben in zwei Abschnitte unterteilt: Teil I: Experimentelle Modelle synaptischer Plastizität in vitro. Teil II: Vergleichende Analyse des Synapsen-Toponoms an Tiermodellen. Wir planen große tag-Bibliotheken gegen bis zu 100 verschiedene postsynaptische Proteine einzusetzen, um deren kombinatorische Organisation zu kartieren. Die Kooperation zwischen der MPRR-Gruppe und internationalen Partnern in den USA (Dep. of Informatics, Berkeley) wird dazu beitragen, das Know How auszutauschen. Bei erfolgreicher Etablierung der automatisierten Quantifizierung synaptischer Protein-Netzwerke bestehen gute Chancen der Übersetzung als Assay in die Wirkstoffentwicklung.

Anteil Uni Erlangen-Nürnberg (Teilprojekt 10)

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Universitätsklinikum  Klinik mit Poliklinik für Psychiatrie und Psychotherapie Labor für molekulare Neurobiologie Schwabachanlage 6 91054 Erlangen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Jens Wiltfang 09131 85-34262 01GR0447 581.516 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Das Vorhaben konzentriert sich auf die klinische Analyse des Proteoms von menschlichen Körperflüssigkeiten. 1. Bereitstellung der klinischen Demenzphänotypisierung und einer optimierten, präanalytischen Probenbehandlung und deren sichere Lagerung. 2. Suche nach neuen neuroproteomischen Demenzmarken im Liquor. 3. Identifizierung von neuen neurochemischen Demenzmarken im Liquor für die präklinische, neurochemische Demenzdiagnose bei beginnender Demenz im Stadium von MCI. 4. Identifizierung von Proteinen, die aus dem Gehirn stammen, im Plasma, um den Verlauf von neurodegenerativen Prozessen und die Effektivität von Therapieverfahren in der Gruppe der primären progressiven Demenzen zu verfolgen, und zur Frühdiagnose von AD und LBD. 5. Entwicklung von HTS-fähigen Demenzbiochips für eine Multiparameteranalyse neuroproteomischer Demenzmarker. 6. Identifizierung verschiedener neuroproteomischer Phänotypen, charakteristisch für einen bestimmten Demenztyp. Es gibt mehrere Hinweise darauf, dass Demenz-Frühdiagnostik und -therapie in Zukunft gemeinsam vermarktet werden. Deshalb können neue neuroproteomische Demenzmarker einfacher kommerzialisiert werden.

Anteil GSF (Teilprojekt 1)

GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH Ingolstädter Landstr. 1 85764 Oberschleißheim

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Johannes Beckers 089 3187-3513 01GR0448 593.118 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Transkriptom und Proteom beeinflussen und regulieren sich gegenseitig. Eine einseitige Untersuchung nur des Transkriptoms oder nur des Proteoms führt daher immer zu einem begrenzten Einblick in die regulatorischen Interaktionen in spezifischen Regionen des Gehirns. Die vergleichende Analyse von Transkriptomen und Proteomen trägt auch zur technologischen Entwicklung, ihrer Optimierung und Standardisierung bei. Wir führen vergleichende Transkriptom- und Proteom-Analysen an den im Human Brain Proteome Project (HBPP2) untersuchten Gehirngeweben von Mausmodellen und humanen Geweben durch. Durch die vergleichende Analyse auf mRNA- und Protein-Ebene werden neue Erkenntnisse über die transkriptionelle und post-transkriptionelle Regulation der Genexpression gewonnen. Ergebnisse dieser Arbeit tragen vorwiegend zur Grundlagenforschung bei und werden primär durch wissenschaftliche Publikationen verwertet. Identifizierte "Targets" mit diagnostischem, prognostischem oder therapeutischem Wert können durch Patentierung geschützt und duch kommerzielle Nutzer lizenziert werden.

Anteil TU München (Teilprojekt 9)

Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München Institut für Humangenetik Trogerstr. 32 81675 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Marius Ueffing 089 3187-3567 01GR0449 687.609 EUR 01.10.2004 - 31.05.2008

Genvarianten, die die Proteinfunktion oder Systemintegrität eines Neurons beeinflussen, können in Verbindung mit extrinsischen und intrinsischen Stressfaktoren und Alterung ein Neuron für Degeneration und nachfolgenden Zelltod prädisponieren. Vorhabenziel ist die Charakterisierung der Proteinfunktion ausgewählter erkrankungsrelevanter Gene in primären Zellkultursystemen der Maus und der neuronalen Zelllinie PC12. Erkenntnisse aus der Entschlüsselung der Funktion erkrankungsrelevanter oder erkrankungsassoziierter Gene und ihrer Wechselwirkung mit zellulärem Stress sollen zur Modellbildung menschlicher Erkrankungs- und Pathomechanismen bei neurodegenerativen Erkrankungen genutzt werden. Der Fokus der Analyse liegt auf der Parkinsonschen Erkrankung und cortikalen Demenzen (Alzheimer und frontotemporale Demenz). Die zu analysierenden Zielgene/Proteine sind in Abstimmung mit dem HBPP-Konsortium und dem Krankheits-Genomnetz Neuro definiert. Als verwertbares Ergebnis der Analyse sollen aus der verbesserten Kenntnis der Pathomechanismen Strategien zur Prävention, Zielproteine für die therapeutische Intervention und Biomarker für eine verbesserte Diagnostik definiert werden.

Anteil MPI-EVA Leipzig

Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie Deutscher Platz 6 4103 Leipzig

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Svante Pääbo 0341 9952-501 01GR0481 900.000 EUR 01.05.2005 - 30.04.2008

1: Entwicklung einer Analyse-Plattform, die die Integration von RNA- und Protein-Expressionsdaten, Genom-Sequenzen vom Menschen und anderen Primaten sowie anderer relevanter Daten ermöglicht. 2: Entwicklung einer DNA-Sequenz-Maske, die alle Oligonukleotid-Sonden auf Affymetrix-U133Plus2.0-Arrays ausblendet, die Sequenzunterschiede zu den Genomen von Schimpansen und Rhesus-Affen aufweisen. 3: Untersuchung der Korrelation zwischen der mRNA- und Protein-Expression beim Menschen, anderen Primaten und relevanten Maus-Modellen. 4: Untersuchung der zellulären Expression und subzellulären Lokalisation von Proteinen mit Hilfe von Gewebe-Arrays beim Menschen und anderen Primaten. 5: Untersuchung von altersbezogenen Genexpressionsmustern beim Menschen und Menschenaffen sowie von relevanten Krankheitsmodellen. Alle im Vorhaben gewonnenen Ergebnisse und Daten werden allen Partnern zur Verfügung gestellt und ggf. zur Publikation oder Patentierung gebracht.