Vor kurzem habe ich in der Fachzeitschrift Progress in Biophysics and Molecular Biology den weltweit ersten peer-reviewed Übersichtsartikel zu einem meiner Meinung nach extrem spannenden jungen Forschungsgebiet veröffentlich (Klement, 2026). Es geht dabei um Exom-basierte Proteine, die in Zukunft vielleicht als neuer Goldstandard für die Proteinqualität gelten könnten. Im Folgenden möchte ich erklären, worum es dabei konkret geht.
Könnte unser Erbgut verraten, welches Protein wir brauchen?
Protein gilt zu Recht als einer der wichtigsten Baustoffe unseres Körpers. Muskeln, Enzyme, Hormone, Antikörper und praktisch jede Zelle benötigen Aminosäuren, aus denen Proteine aufgebaut werden. Doch Protein ist nicht gleich Protein.
Zwei Lebensmittel können beispielsweise die gleiche Menge Eiweiß enthalten und sich trotzdem deutlich darin unterscheiden, welche Aminosäuren sie liefern und in welchem Verhältnis. Genau hier setzt ein spannendes neues Konzept an: die sogenannte Exom-basierte oder „exome-matched“ Proteinversorgung.
Die Grundidee klingt eigentlich logisch: Vielleicht steckt die Information darüber, welches Aminosäuremuster für unseren Körper optimal ist, in unserem eigenen Erbgut.
Von den Genen zu den Aminosäuren
Unser Körper verwendet 20 sogenannte proteinogene Aminosäuren als Bausteine für seine Proteine. Einige davon kann der Körper selbst herstellen, andere – die sogenannten essentiellen Aminosäuren – müssen wir mit der Nahrung aufnehmen.
Für den Aufbau körpereigener Proteine kommt es aber nicht nur darauf an, wie viel Protein wir essen. Entscheidend ist auch, ob die benötigten Aminosäuren gleichzeitig und in einem passenden Verhältnis zur Verfügung stehen.
Fehlt beispielsweise eine essentielle Aminosäure, kann der Körper ein bestimmtes Protein nicht einfach deshalb herstellen, weil von den anderen Aminosäuren reichlich vorhanden ist. Die fehlende essentielle Aminosäure ist dann nämlich für die Proteinherstellung limitierend. Ein Teil der überschüssigen Aminosäuren wird stattdessen abgebaut. Dabei entsteht unter anderem Ammoniak, das über den Harnstoffzyklus entgiftet und schließlich ausgeschieden werden muss.
Das wirft eine interessante Frage auf:
Was wäre, wenn wir solche Proteine aufnehmen, deren Aminosäurezusammensetzung genau dem benötigten Verhältnis von Aminosäuren für die Proteinsynthese entspricht?
Genau hier setzt die Hypothese von Exom-basierten Proteinen an. Die Hypothese postuliert, dass ein Protein, welches die durchschnittliche Aminosäurezusammensetzung aller aus unserer DNA herstellbaren Proteine enthält, die für den jeweiligen Organismus ideale Proteinqualität hat. Aber Vorsicht! Das bedeutet nicht, dass solch ein Protein exakt den Bedarf an Aminosäuren widerspiegelt. Der hängt nämlich von vielen unterschiedlichen Faktoren wie Alter, Geschlecht, körperlicher Aktivität, Krankheiten etc. ab. Vielmehr werden Exom-basierten Proteine als ideale Proteinqualität in dem Sinn verstanden, dass sie Individuen einer Spezies ein besseres Verhältnis von Aminosäuren anbieten, als es gewöhnliche Nahrungsproteine tun, wobei besser dabei unterschiedliche Bedeutungen haben kann: Besseres Wachstum, bessere Muskelkraftentwicklung, weniger Ammoniak-Abfall oder bessere Fortpflanzungsfähigkeit. Genau solche Qualitäten wurden in Tierstudien bislang untersucht (Gong et al., 2024; Piper et al., 2017; Wu et al., 2024).
Was ist überhaupt das Exom?
Das menschliche Erbgut besteht aus sehr viel DNA. Ein Teil davon enthält die Informationen, die für die Herstellung von Proteinen benötigt werden. Diese protein-kodierenden Bereiche werden zusammenfassend als Exom bezeichnet (wir vernachlässigen hier, dass es auch ein paar nicht protein-kodierende Exombereiche gibt).
Mit modernen Sequenzierverfahren lässt sich das Exom eines Menschen beziehungsweise einer Spezies analysieren. Anschließend kann man gewissermaßen am Computer „übersetzen“, welche Proteine aus diesen genetischen Informationen entstehen würden. Dies ist ein theoretisches Proteom.
Wenn man die Aminosäuren all dieser Proteine zusammen betrachtet, erhält man ein charakteristisches Aminosäuremuster. Dieses Muster ist nicht einfach irgendeine theoretische Zahlentabelle. Es beschreibt, welche Aminosäuren in den Proteinen eines Organismus tatsächlich verwendet werden.
Die Hypothese lautet daher:
Vielleicht entspricht die durchschnittliche Aminosäurezusammensetzung unseres theoretischen Proteoms besonders gut dem Aminosäurebedarf unseres Körpers.
Aus dem menschlichen Exom lässt sich auf diese Weise ein menschliches Exom-basiertes Aminosäuremuster berechnen. Für den Menschen wurden solche Berechnungen bereits durchgeführt (Gong et al., 2024).
Warum könnte das für die Gesundheit wichtig sein?
Die klassische Ernährungswissenschaft versucht seit Jahrzehnten herauszufinden, wie viel von welcher essentiellen Aminosäure der Mensch benötigt. Dafür werden unter anderem Stickstoffbilanz- und Isotopenmethoden eingesetzt.
Diese Methoden sind wertvoll, beruhen aber letztlich auf experimentellen Schätzungen. Das Exom eröffnet eine völlig andere Möglichkeit: Statt den Proteinbedarf ausschließlich von außen zu messen, könnte man ihn aus der biologischen Konstruktion des Organismus abschätzen. Wie bereits bemerkt, ist es in dem Zusammenhang besser, von einer idealen Proteinqualität als von einer idealen Bedarfsdeckung an Aminosäuren zu sprechen, denn der Bedarf unterliegt täglichen und längerfristigen Veränderungen aufgrund von Alter, Aktivität, etc.
Wenn die Hypothese stimmt, könnte ein Protein mit einem Exom-basierten Aminosäuremuster besonders effizient genutzt werden. Das könnte bedeuten, dass weniger Aminosäuren unnötig abgebaut werden und mehr der aufgenommenen Aminosäuren für den Aufbau körpereigener Strukturen zur Verfügung stehen.
Was zeigen die bisherigen Untersuchungen?
Die Idee ist inzwischen nicht mehr rein theoretisch. Mehrere experimentelle Untersuchungen haben Exom-basierte Proteine bei Tieren getestet.
Besonders interessant waren Untersuchungen an der Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Dort führte eine an das Exom angepasste Aminosäurezusammensetzung unter anderem zu einer höheren Sättigung, besserem Wachstum und einer gesteigerten Fortpflanzungsleistung. Gleichzeitig wurde weniger Stickstoff ausgeschieden (Piper et al., 2017).
In weiteren Experimenten zeigte sich etwas besonders Interessantes: Für eine vergleichbare Fortpflanzungsleistung benötigten die Fliegen mit dem Exom-gerechten Protein deutlich weniger Protein als Tiere, die ein Aminosäuremuster erhielten, das nicht an das Exom angepasst war. In der beschriebenen Studie lag der Unterschied bei ungefähr einem Faktor von 2,5 (Ortega et al., 2023).
Auch bei Mäusen wurden ähnliche Hinweise gefunden. Im Vergleich zu nicht angepassten Proteinquellen zeigten Tiere mit Exom-beasiertem Protein unter anderem eine geringere Stickstoffausscheidung sowie günstigere Veränderungen von Körpermasse, Knochenstärke und Knochenmineraldichte (Piper et al., 2017).
Eine weitere Studie zeigte, dass sich ein solches Proteinmuster sogar überwiegend aus natürlichen Proteinquellen zusammenstellen lässt. Durch die gezielte Kombination verschiedener Milchproteine und eine geringe Ergänzung einzelner Aminosäuren konnte das Aminosäuremuster an das Mäuse-Exom angenähert werden. Die zusätzliche Berücksichtigung der unterschiedlichen Verdaulichkeit der Proteinquellen verbesserte die Ergebnisse nochmals (Wu et al., 2024).
Was bedeutet das für den Menschen?
Hier beginnt der eigentlich interessante Teil. Aus dem menschlichen Exom wurde bereits ein entsprechendes Aminosäuremuster berechnet. Dieses kann als eine Art „Blaupause“ für die Aminosäurezusammensetzung eines idealerweise menschgerechten Proteins dienen (Klement, 2024).
Dabei zeigt sich, dass das menschliche Exom-Muster bestimmten hochwertigen tierischen Proteinquellen ähnlicher ist als vielen pflanzlichen Proteinquellen – insbesondere hinsichtlich der essentiellen Aminosäuren. Man könnte zwar die Exom-basierte Betrachtung nutzen, verschiedene pflanzliche Proteinquellen gezielter zu kombinieren, um ihre Aminosäureprofile zu optimieren. Allerdings ist das kompliziert und im Alltag kaum umsetzbar. Man macht sich das Leben wesentlich leichter, wenn man den Fokus direkt auf tierische Proteinquellen legt, deren überlegene Proteinqualität durch das Exom-basierte Konzept bestätigt wird (Abbildung 1 und 2).


Proteinqualität statt einfach nur „mehr Protein“
In der heutigen Ernährung wird häufig darüber diskutiert, wie viel Protein wir essen sollten. Die Forschung zu Exom-basierten Proteinen legt eine zusätzliche Frage nahe:
Vielleicht ist die Qualität des Proteins mindestens ebenso wichtig wie seine Menge.
Ein Protein, dessen Aminosäureprofil sehr gut zu den Anforderungen des Körpers passt, könnte theoretisch effizienter genutzt werden. Dadurch könnte es möglich werden, mit einer geringeren Proteinmenge die gleiche biologische Wirkung zu erzielen – oder bei gleichem Proteinangebot mehr Aminosäuren tatsächlich für den Aufbau körpereigener Substanz zu nutzen. Das wäre nicht nur für Sportler interessant.
Mögliche Anwendungen
Sollte sich das Konzept in zukünftigen Humanstudien bestätigen, ergeben sich zahlreiche interessante Anwendungsmöglichkeiten.
- Muskelaufbau und Sport
Sportler haben einen erhöhten Proteinbedarf. Ein Protein, das die benötigten Aminosäuren besonders effizient bereitstellt, könnte eine interessante Möglichkeit darstellen, die Proteinversorgung gezielter zu gestalten.
- Ältere Menschen
Mit zunehmendem Alter wird es wichtiger, ausreichend Muskelmasse und körperliche Leistungsfähigkeit zu erhalten. Gleichzeitig ist es nicht immer einfach, große Mengen hochwertiger proteinreicher Lebensmittel zu konsumieren. Ein hocheffizientes Aminosäureprofil könnte deshalb gerade hier interessant sein.
- Pflanzliche Ernährung
Auch für eine vegane Ernährung könnte das Konzept relevant sein. Pflanzliche Proteinquellen haben das Problem, dass ihre Aminosäureprofile und ihre Verdaulichkeit derjenigen von tierischen Proteinquellen unterlegen ist.
Durch die Kombination verschiedener Pflanzenproteine könnte man versuchen, ein Aminosäuremuster zu erzeugen, das dem menschlichen Exom möglichst nahekommt. Genau solche intelligenten Mischungen natürlicher Proteinquellen sind eine der möglichen Zukunftsanwendungen des Konzepts.
- Situationen mit erhöhtem Proteinbedarf
Auch Menschen, deren Proteinbedarf erhöht ist oder die Schwierigkeiten haben, ausreichend Protein über die normale Ernährung aufzunehmen, könnten langfristig von solchen Konzepten profitieren – beispielsweise Leistungssportler, ältere Menschen oder Menschen in bestimmten Belastungs- und Krankheitszuständen wie Krebs.
- Fasten und metabolische Ernährung
Besonders interessant ist auch die theoretische Anwendung während Fastenperioden.
Während des Fastens möchte man einerseits die positiven metabolischen Anpassungen des Fastens erhalten, andererseits aber insbesondere bei längeren Fastenperioden einen übermäßigen Verlust von Muskelprotein vermeiden.
In meinem Artikel wird deshalb die Hypothese diskutiert, dass ein Exom-gerechtes Proteinpräparat möglicherweise eine Möglichkeit darstellen könnte, Aminosäuren bereitzustellen und gleichzeitig die unerwünschte Verstoffwechselung überschüssiger Aminosäuren zu minimieren. Das ist allerdings bislang eine Hypothese und keine klinisch bewiesene Anwendung.
Eine neue Generation von Proteinpräparaten?
Technisch ist die Idee bereits umsetzbar. Mit entsprechenden Computeralgorithmen lassen sich Proteinmischungen so optimieren, dass ihr Aminosäureprofil möglichst genau einem vorgegebenen Exom-basierten Muster entspricht. Dabei müssen nicht zwangsläufig reine synthetische Aminosäuren verwendet werden. Auch natürliche Proteinquellen können miteinander kombiniert und gezielt ergänzt werden (Bennett et al., 2023; Wu et al., 2024).
Man könnte sich deshalb in Zukunft beispielsweise Proteinpulver, Riegel oder medizinische Trinknahrung vorstellen, deren Zusammensetzung nicht mehr primär nach dem Prinzip „möglichst viel Protein“ entwickelt wird, sondern nach dem Prinzip, eine optimale Proteinqualität anzubieten.
Bei aller Begeisterung für dieses Konzept ist eine wichtige Einschränkung notwendig: Die bisherige Evidenz stammt überwiegend aus präklinischen Untersuchungen an Fruchtfliegen und Mäusen. Die Ergebnisse sind interessant und sprechen dafür, dass die Hypothese ernsthaft weiter untersucht werden sollte. Aber wir wissen noch nicht, ob ein Exom-basiertes Protein beim Menschen tatsächlich dieselben Vorteile besitzt. Dafür sind kontrollierte klinische Studien notwendig.
In meinem Artikel komme ich deshalb zu dem Schluss, dass Exom-basierte Proteine ein vielversprechendes theoretisches Konzept darstellen, dessen Übertragbarkeit auf den Menschen noch geprüft werden muss.
Wenn sich die bisherigen tierexperimentellen Ergebnisse in klinischen Studien bestätigen, könnte daraus eine neue Generation von Proteinprodukten entstehen – gezielt auf den menschlichen Aminosäurebedarf abgestimmt, möglicherweise mit höherer biologischer Effizienz und weniger unnötigem Stickstoffverlust. Als erste Firma hat MITOcare ein solches Produkt bereits auf den Markt gebracht – man kann es auf meiner Homepage in der Rubrik „Empfehlungen“ finden.
Abschließend noch eine persönliche Betrachtung: Was ich an dem Konzept der Exom-basierten Proteine besonders faszinierend finde, ist die Verbindung verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen: Genetik, Evolution, Biochemie, Ernährungswissenschaft und moderne Computertechnologie treffen hier aufeinander. Das lässt das Herz eines transdisziplinär ausgerichteten Wissenschaftlers höherschlagen!
Literatur
Bennett, L., Piper, M., Ernst, A., & Wu, T. (2023). ePROB: A new tool for defining protein quality. Food Australia, 75(1), 19–21. https://doi.org/10.3316/informit.858843876174869
Gong, C., Jiao, C., Liang, H., Ma, Y., Wu, Q., & Xie, Y. (2024). Exome-based amino acid optimization: A dietary strategy to satisfy human nutritional demands and enhance muscle strength in breast tumor mice undergoing chemotherapy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 72(13), 7089−7099. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c07256
Klement, R. J. (2024). The optimal amino acid pattern for humans and its implications for nutrition of cancer patients. Translational Breast Cancer Research, 5(8), 25. https://doi.org/10.21037/tbcr-24-25
Klement, R. J. (2026). Exome-matched protein as the ideal dietary amino acid pattern: A narrative review. Progress in Biophysics and Molecular Biology, 201(May), 341–349. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2026.08.001
Ortega, J. G., Raubenheimer, D., Tyagi, S., Mirth, C. K., & Piper, M. D. W. (2023). Biosynthetic constraints on amino acid synthesis at the base of the food chain may determine their use in higher-order consumer genomes. PLoS Genetics, 19(2), e1010635. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010635
Piper, M. D. W., Soultoukis, G. A., Blanc, E., Mesaros, A., Herbert, S. L., Juricic, P., He, X., Atanassov, I., Salmonowicz, H., Yang, M., Simpson, S. J., Ribeiro, C., & Partridge, L. (2017). Matching dietary amino acid balance to the in silico-translated exome optimizes growth and reproduction without cost to lifespan. Cell Metabolism, 25(3), 610–621. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2017.02.005
Wu, T., Baatar, D., O’ Connor, A. E., O’Bryan, M. K., Stringer, J. M., Hutt, K. J., Malimige Aponso, M., Monro, K., Luo, J., Zhu, Y., Ernst, A., Swindells, E. O. K., Alesi, L. R., Tho Tony Nguyen, N., Piper, M. D. W., & Bennett, L. E. (2024). Exome-informed formulations of food proteins enhance body growth and feed conversion efficiency in ad libitum-fed mice. Food Research International, 176, 113819. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.113819
Für die meisten Menschen spielt ihre Weltanschauung eine zentrale Rolle bei der Interpretation gesellschaftlicher Entwicklungen, der Orientierung des eigenen Handelns sowie der Sinnstiftung. Weltanschauungen sind komplexe kognitive und kulturelle Gebilde, die teils aus persönlichen Erfahrungen, teils aus historisch, politisch und gesellschaftlich vermittelten Deutungsmustern hervorgehen. Während die Weltanschauung der Menschen in der westlichen Welt über Jahrhunderte hinweg maßgeblich religiös und metaphysisch geprägt war, verlagerte sich der Fokus seit der Aufklärung zunehmend auf naturwissenschaftliche, technische und materielle Erklärungsmodelle. Die Naturwissenschaftler der Aufklärung waren sich im Allgemeinen darüber bewusst, dass die physikalische, also quantitative Beschreibung der Phänomene zwar ein nützliches Werkzeug, aber nicht zur Beschreibung der metaphysischen Struktur der Wirklichkeit geeignet ist, jedoch kam es aufgrund politischer Einflussnahme des wohlhabenden Bürgertums während den Umwälzungen der industriellen Revolution bald dazu, dass quantitative Beschreibungen und Messgrößen zur Wirklichkeit erklärt wurden. Der Physikalismus beziehungsweise Materialismus, welcher ursprünglich nie als metaphysische Hypothese gedacht war, setzte sich als neue Weltanschauung durch (1). Dieses Weltbild besagt im Kern, dass alles, was existiert, aus kleinsten messbaren Teilchen besteht und damit auch der Mensch nichts anderes als ein seelenloses biophysikalisches System ist, dessen Bewusstsein durch biochemisch-elektrische Prozesse im Gehirn erzeugt wird. Parallel dazu verloren traditionelle religiöse und metaphysische Sinnangebote für viele Menschen an gesellschaftlicher Bindekraft. Technischer Fortschritt, Konsum und die Vorstellung permanenter Optimierung traten zunehmend an ihre Stelle, konnten jedoch die existenziellen Fragen nach Sinn, Sterblichkeit und Transzendenz vielfach nicht vollständig ersetzen; der Soziologe Kingsley L. Dennis spricht in diesem Zusammenhang von einer spürbaren metaphysischen Leere (2).
it der Idee von „Exom-gematchten“ bzw. „Exom-basierten“ Aminosäurenmustern steht erstmals ein theoretisches Konzept zur Verfügung, aus dem sich das optimale Aminosäurenmuster jeder Spezies ableiten lässt. Kurz gesagt: Der Bedarf einzelner Aminosäuren, und damit deren optimales Verhältnis zueinander, ist durch die DNA festgelegt. Die Firma MITOcare hat als erste Firma ein Aminosäurenprodukt mit dem menschlichen optimalen Aminosäurenmuster auf den Markt gebracht, das meiner Meinung nach enormes Potential für viele Anwendungen wie z.B. bei Sportlern, Schwangeren, Älteren und chronisch kranken Menschen hat.
Der Talmud ist die Grundlage für das jüdische Religions- und Zivilrecht und entstand zwischen dem dritten und sechsten Jahrhundert der heutigen Zeitrechnung als Sammlung von teils wesentlich älteren mündlich überlieferten Gesetzesregeln (der sogenannten Mischna) und deren Auslegung in Kommentaren (der sogenannten Gemara) [1]. Streng genommen gibt es nicht den einen Talmud, sondern zwei Versionen: eine Sammlung aus Palästina bzw. Jerusalem und eine aus dem alten Persien (Babylon), die beide dieselbe Mischna, aber jede ihre eigene Gemara enthalten. Der babylonische Talmud, auch als Bavli bezeichnet, hat eine größere Bedeutung, da die rabbinischen Akademien in Persien wesentlich länger Bestand und Einfluss hatten als die in Palästina, doch auch der babylonische Talmud erfuhr über die Jahrhunderte signifikante Veränderungen in Form von Ergänzungen und Streichungen [2]. Entsprechend der räumlich-zeitlich ausgedehnten Entstehungszeit ist es nicht verwunderlich, dass die Inhalte des Talmud von verschiedenen kulturellen Einflüssen wie der spätantiken griechisch-römischen, persischen, syrischen oder christlichen Literatur geprägt waren [3]. Aus christlicher Sicht ist insbesondere der Einfluss des aufstrebenden Christentums und der Evangelien auf die Inhalte des Talmud interessant.


