Subzelluläre Proteom-Analyse von Neuromelanin-Granula aus dem humanen Gehirn

Hintergrund: Die Analyse subzellulärer Proteome entwickelt sich zunehmend zur Methode der Wahl um die Biogenese von zellulären Kompartimenten aufzuklären. Neuromelanin (NM)-Granula sind pigmentierte Organellen im Cytoplasma katecholaminerger Neurone der Substantia nigra Pars compacta (SNpc) und des Locus coeruleus. In diesen Neuronen fungieren NM-Granula als NM-vermittelter Eisenspeicher, eine Funktion, die bei der Parkinson-Krankheit massiv gestört ist. NM-Granula sind aufgrund ihrer ungünstigen Verfügbarkeit und dem Mangel an einem geeigneten experimentellen System bislang kaum charakterisiert.

Zielsetzung: Mithilfe einer subzellulären Proteom-Analyse soll die Protein-Zusammensetzung der NM-Granula aufgeklärt werden, um daraus Anhaltspunkte zur Biogenese dieser Organellen zu erhalten.

Ergebnisse und Diskussion: Die Kombination aus subzellulärer Fraktionierung und Massenspektrometrie (MS) ermöglicht eine rasche Analyse von komplexen Proteinmischungen. Unter Anwendung einer geeigneten Isolierungsstrategie auf Basis der Dichtegradienten-Zentrifugation konnten NM-Granula aus humanem SNpc-Gewebe isoliert werden. Die Proteinanalyse inkludierte 1D-SDS-Polyacrylamid Elektrophorese, tryptischen Verdau im Gel und Nano-Flüssigkeitschromatographie, gefolgt von Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie. Anhand der MS-Daten konnte für NM-Granula eine enge Verwandtschaft zu Lysosomen oder „Lysosomen-ähnliche“ Organellen gezeigt werden. Es bleibt abzuwarten, inwiefern diese Organellen bei der Parkinson-Krankheit verändert sind.