Der Teig des Lebens besteht aus Eiweiß. Natürlich ist es anmaßend, so etwas Komplexes und Wandelbares wie das Leben so zu vereinfachen. Doch es macht das Prinzip deutlich. Proteine, in ihrer Gesamtheit Proteom genannt, sind nicht nur Grundmasse für Organe, Muskeln, Knochen und Gewebe. Sie steuern als Enzyme, Botenstoffe oder Rezeptoren auch die Chemie des Körpers, gestalten seinen Aufbau, beeinflussen unsere Psyche und sind sogar entscheidend dafür, ob wir krank werden oder gesund bleiben. Ob ein Mensch nun eher Donauwelle oder Marmorkuchen ist, entscheiden die Zutaten, Eiweiße in mannigfaltiger Form. Gleich zwei Listen mit fast allen Ingredienzen menschlichen Lebens liegen nun vor.

Eine Fleißarbeit, die überfällig schien. Anfang des Jahrtausends veröffentlichten Genetiker mit der vorläufigen Entzifferung des menschlichen Erbguts bereits das Grundrezept. Das Genom ist die Arbeitsanweisung in der Konditorei der Natur, die nicht nur bestimmt, wie viel Eiweiß es in unseren Zellen braucht und welche Art, sondern auch wie sie aufgebaut sein müssen. "Wir sind viel abhängiger von Proteinen als von unseren Genen", sagt Bernhard Küster von der Technischen Universität München. Sie seien es schließlich, die die ganze Arbeit leisten.  

Wer das Proteom verstehen lernt, könnte eines Tages neue Medikamente gegen Alzheimer oder Diabetes entwickeln. Aber zuerst braucht es die Grundlagen. Alle menschlichen Eiweiße zusammenzutragen, sei der logische nächste Schritt gewesen, sagt Küster. 

Anderthalb Jahre hat der Proteomforscher mit vielen Kollegen daran gearbeitet. Zur selben Zeit katalogisierten auch Dutzende Forscher aus Indien und den USA unter der Leitung von Akhilesh Pandey Proteine. Beide Gruppen stellen ihre Arbeiten jetzt im Magazin Nature vor (Küster et al., 2014 und Pandey et al., 2014). Aber was steht eigentlich drin in den Zutatenbüchern des Lebens?

In Küsters Liste tauchen rund 18.000 Proteine auf, in Pandeys knapp 17.300. Küster und sein Team trugen Daten bereits erschienener Studien zusammen und ergänzten sie mit eigenen Analysen der Eiweiße aus zahlreichen Geweben und Körperflüssigkeiten. Eiweiße stecken nämlich überall in unserem Körper – anders als Gene zum Beispiel, die nur in der DNA im Zellkern sitzen. Pandey untersuchte mit seinen Kollegen 30 Gewebearten und Zelllinien, auch von Embryonen. Doch selbst wenn man alle katalogisierten Eiweiße zusammenfasst – komplett kennt man das Proteom immer noch nicht. Dazu sind sie einfach zu flüchtig.

"Proteine verändern sich kontinuierlich", sagt Pandey. "Etwa jene, die im Magen zu finden sind. Sie unterscheiden sich voneinander bevor und nachdem wir etwas gegessen haben." Damit ist jede Auswertung des Proteoms nur ein "Schnappschuss der Eiweiße, die unter bestimmten Bedingungen zu finden sind". Der Mediziner von der Johns Hopkins University im amerikanischen Baltimore will bisher etwa 84 Prozent des menschlichen Kuchenteigs bestimmt haben. Sein Kollege Küster schätzt, dass seine Daten zu 92 Prozent komplett sind. "Wir glauben, dass wir uns jetzt genau im Gebiet der Unschärfe bewegen."

Zutaten allein machen noch keine Torte

Schon die genaue Bestimmung eines einzelnen Proteins ist kompliziert. Oft ergeben Hunderte von aneinandergereihten Aminosäuren ein Eiweiß. Ihre Reihenfolge ist dabei entscheidend dafür, wie sich das Protein wendet und windet, bis es seine dreidimensionale Struktur bekommt und so seinen Aufgaben nachgehen kann. Als Enzym oder Botenstoff zum Beispiel. Um die Abfolge der Aminosäurebausteine zu erfahren, nutzen Wissenschaftler Massenspektrometer. Die Analysegeräte zerteilen Eiweiße und sortieren die Bruchstücke nach ihrem Molekulargewicht. Anschließend wird die Sequenz ermittelt. Moderne Geräte laufen häufig Tag und Nacht.

Die Daten für das Eiweiß-Backwerk Mensch wurden "mit dem neusten Stand der Technik gesammelt", sagt Albert Heck, vom Niederländischen Proteomik Zentrum an der Universität von Utrecht. "Der Brachialmethode Massenspektrometrie fehlt aber noch die Tiefe. Allein Belege für ein Eiweiß zu finden, sagt sehr wenig über seine Funktion."

Zutaten allein machen eben noch keine Torte. Auch das Grundrezept hilft nur bedingt. Schließlich gehen Proteomwissenschaftler auch den umgekehrten Weg. Sie schließen vom Kuchen zurück auf Zutaten und Rezept. Oder von den Arbeitsanweisungen im Rezept auf die Zutaten. Und selbst wer die Mengenangaben kennt, dem kann das Zusammenspiel der Ingredienzen verborgen bleiben. Noch dazu, wenn sich die einzelnen Eiweiße auf der Liste auch noch wandeln.