Wie Eisbären bei der Biotechforschung halfen

 

Am 14. März 2007 erhielten die Biochemiker Prof. Dr. Ada Yonath und Prof. Dr. Harry Noller für ihre Forschungen an den Proteinfabriken der Zellen, den Ribosomen, den international renommierten Paul-Ehrlich-und-Ludwig-Darmstaedter-Preis der Paul Ehrlich-Stiftung. Bei ihren preiswürdigen Arbeiten spielten Eisbären eine große Rolle.

Um Ribosomen näher zu untersuchen, muss man sie kristallisieren. Vor rund 20 Jahren war man sich in der Wissenschaft jedoch weitestgehend einig, dass dies mit Ribosomen nicht gelingen könne, da Kristalle daraus zu instabil seien und sich sofort auflösen würden. Yonath allerdings ließ sich nicht beirren, doch noch einen Weg zu stablilen Ribosomenkristallen zu finden. Sie machte sich ein natürliches Phänomen zu Nutze: den Winterschlaf der Eisbären! Eisbären produzieren unmittelbar nach ihrem Erwachen aus dem Winterschlaf wieder Proteine. Yonath fand Hinweise darauf, dass während der Überwinterung der Bären die Ribosomen kristallähnlich nebeneinander in der Zelle aufgereiht vorliegen. In ihren eigenen Versuchen stellte sie fest, dass sich Ribosomen unter starkem Druck vereinen und im Inneren der Zelle einen Block bilden, der ebenfalls einem Kristall gleicht. Diese beiden Erkenntnisse bestätigten sie darin, auf dem Weg zur Kristallisation von Ribosomen weiterzumachen, und schließlich gelang es ihr im Jahre 1997, Kristalle in ausreichender Menge zu erhalten.

Yonath und Noller nutzten biochemische und physikalische Methoden, um die Struktur und Funktion von Ribosomen näher zu erforschen. Yonath und ihren Mitarbeitern gelang erstmals die Kristallisation von ribosomalen Komplexen, an denen Aminosäuren zu Proteinen verknüpft werden. Damit konnten deren genaue dreidimensionale Struktur bestimmt und neue Erkenntnisse über die Prozesse in den Ribosomen gewonnen werden.

Noller und seine Kollegen näherten sich der Ribosomenstruktur zunächst von der biochemischen Seite. Sie entschlüsselten außerdem als Erste die Struktur eines Ribosoms des Modellbakteriums Thermus thermophilus, das sich am besten bei 85° Celsius vermehrt.

Für diese Arbeiten wurden die beiden Wissenschaftler am 14. März 2007 mit dem Paul-Ehrlich-und-Ludwig-Darmstaedter-Preis der Paul Ehrlich-Stiftung ausgezeichnet. Dieser zählt international zu den renommiertesten Preisen für medizinische Forschung und wird traditionell an Paul Ehrlichs Geburtstag - dem 14. März - in der Frankfurter Paulskirche verliehen. Der mit 100.000 Euro dotierte Preis zeichnet Wissenschaftler aus, die sich auf den früheren Forschungsgebieten von Paul Ehrlich wie Immunologie, Krebsforschung, Hämatologie, Mikrobiologie und Chemotherapie besonders hervorgetan haben. Finanziert wird der Preis vom Bundesgesundheitsministerium, dem Verband Forschender Arzneimittelhersteller e. V. und durch zweckgebundene Spenden von Unternehmen. Der Paul-Ehrlich-und-Ludwig-Darmstaedter-Preis wurde seit 1952 an insgesamt mehr als 100 Wissenschaftler verliehen, darunter 19 deutsche Wissenschaftler.

Nach Meinung der Jury haben die Arbeiten der beiden Forscher "zu wesentlichen Erkenntnissen zu Struktur und Funktion von Ribsomen geführt und verhalfen zum besseren Verständnis der menschlichen Proteinsynthese". Ihre Erkenntnisse bilden darüber hinaus eine verbesserte Grundlage für das Wissen darüber, wie viele Klassen von Antibiotika wirken, die zwar bakterielle Ribosomen blockieren - nicht aber die des Menschen. Dazu gehören beispielsweise die Makrolide, Ketolide, Oxazolidinone, Tetracycline und Glycylcycline. Damit wird auch die Entwicklung neuer Antibiotika erleichtert werden, die auch dann noch wirken, wenn Bakterien gegen die bisherigen Antibiotika resistent geworden sind.

Prof. Dr. Ada Yonath, Chemikerin und Biochemikerin, Direktorin des Helen-und Milton-A.-Kimmelman-Zentrums für Biomolekulare Struktur und Komplexe und Inhaberin des Martin-S.-und-Helen-Kimmer-Lehrstuhls für Strukturbiologie am Weizmann Institut der Wissenschaften in Rehovot, Israel. Von 1979 - 2004 arbeitete sie eng mit dem Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik in Berlin zusammen, von 1986 - 2004 war sie zusätzlich zu ihrer Tätigkeit am Weizmann Institut der Wissenschaften auch Leiterin der Forschungsgruppe für Molekularbiologie des Max-Planck-Instituts am DESY (Deutsches Elektronen-Synchroton) in Hamburg.

Prof. Dr. Harry Noller, Biochemiker ist Direktor des Zentrums für Molekulare Biologie der RNA und Inhaber der Robert-L.-Sinsheimer-Professur für Molekularbiologie, Universität von Kalifornien in Santa Cruz, USA.