Chancen und Risiken von Metaproteomik in der Mikrobiomforschung

Abstract

ZusammenfassungDie Erforschung des menschlichen Darmmikrobioms in den letzten 15 Jahren führte zu neuen Erkenntnissen wodurch Korrelationen und sogar Kausalitäten vieler Erkrankungen mit der Veränderungen der Mikrobiota beschrieben werden konnten. Wegbereitend für die Analyse der Mikrobiota von in vivo Proben war dabei die Entwicklung der sogenannten Meta-omics Methoden, insbesondere die 16 S rRNA Gensequenzierung und die Metagenomik. Jedoch hat die taxonomische Zusammensetzung der Darmmikrobiota aufgrund der hohen funktionellen Redundanz und Vielfältigkeit des Stoffwechselpotentials einzelner Bakterienarten nur geringe Vorhersagekraft bezüglich ihrer tatsächlichen Funktionalität. Aus diesem Grund wurden metaproteomische und metabolische Markierungsmethoden mit stabilen Isotopen (Protein-SIP) entwickelt. Wenn man die Gesamtanzahl der Proteine einer mikrobiellen Gemeinschaft betrachtet, können somit Informationen zur taxonomischen Verteilung, metabolischer Funktion, metabolischer Aktivität sowie für die Funktion der Mikrobiota Schlüsselarten identifiziert werden.Der Fokus des Artikels liegt auf der Methode Metaproteomik sowie der proteinbasierten Stabil-Isotopen-Markierung (Protein-SIP), weil diese Ansätze funktionelle und taxonomische Ergebnisse vereinen. Zusätzlich werden Chancen aber auch Risiken betrachtet, mit denen die Methoden naturgemäß einhergehen.