Chemie
Tiefer Blick in die Kopiermaschine des Lebens
Nobelpreisträger Kornberg: "Der Anruf aus Stockholm war überwältigend" 04. Oktober 2006
Sehr viel genauer als Roger Kornberg kann man dem Leben gar nicht in die Karten blicken. Die trickreichen Aufnahmen aus seinem Labor zeigen eine der wichtigsten Maschinen des Lebens direkt bei der Arbeit, und das bis zum letzten Atom. Dieses Riesenmolekül namens RNA-Polymerase fertigt jene Blaupausen von der Erbsubstanz DNA, nach deren Anweisung alle Proteine und damit die Werkzeuge des Lebens entstehen. Kornberg hat diesen Prozeß, der Transkription genannt wird, bei höheren Lebewesen untersucht, die einen Zellkern besitzen (sogenannte Eukaryonten). Seine Ergebnisse gelten daher vom Hefepilz über die Schildkröte bis hin zum Menschen. Dafür erhält er mit dem Chemie-Nobelpreis 2006 nun die höchsten Weihen seiner Zunft.
Dieser Preis ist fundamental, denn er handelt davon, wie Informationen in Zellen kopiert und damit genutzt werden können, sagte Gunnar Öquist, Sekretär des Nobelkomitees. Dessen Anruf dürfte sehr bald Anlaß für ein außergewöhnliches Familientreffen auf höchstem Niveau werden: Kornbergs Vater Arthur hatte 1959 den Nobelpreis für Medizin erhalten, weil er die Vervielfältigung der DNA bei der Zellteilung erklärte. Wie der Vater so der Sohn Sein Sohn veröffentlichte seit 2001 im Journal Science mehrere Bilder der sogenannten RNA-Polymerase bei der Arbeit. Sie erkennt die passende Stelle auf der DNA, bindet sich daran, liest die Informationen auf dem Erbmolekül, holt Bausteine für die Kopie, verknüpft sie, rückt eine Position vor und fängt wieder von vorne an - viele Tausende Male, bis schließlich die Blaupause für ein neues Protein fertig gestellt ist. Dieser Gen-Kopierer ist eine der aufwendigsten Konstruktionen der Biologie. Nicht alle 25.000 bis 30.000 Erbanlagen des Menschen müssen übersetzt werden, der Großteil von ihnen ruht. Stammzellen sind noch sehr frei in den Möglichkeiten, welche Gene in ihnen an- und abgeschaltet werden. Wer es versteht, den Gen-Kopierer zu aktivieren und zu lenken, kann über das Schicksal der Zellen entscheiden - dies ist eines der heißesten biochemischen Forschungsgebiete überhaupt. Fast zweiter Medizinerpreis Der Nobelpreis für Chemie wandelt sich seit einigen Jahren fast zu einem zweiten Preis für Mediziner, die Untersuchung des Lebens durch die Biochemie rückt zunehmend in den Mittelpunkt. So belohnte das Nobelkomitee im Jahr 2004 Erkenntnisse zum Proteinabbau, 2003 die Analyse von Tunneln in der Zellmembran, 2002 die Strukturaufklärung biologischer Moleküle, 1997 die biologische Energiegewinnung und 1993 die Vervielfältigung der DNA. Dieser Trend ist leicht zu erklären: Auf der untersten Ebene des Lebens spielen die Kontakte und Reaktionen einzelner Atome eine Rolle - und dies ist das angestammte Feld der Chemie, deren Werkzeuge immer feiner und deren Ziele zunehmend biologisch werden. Die von der Polymerase gefertigte Protein-Blaupause aus RNA stand schon bei der Vergabe des Medizin-Nobelpreises am Montag im Mittelpunkt: Zwei amerikanische Forscher hatten beschrieben, wie sich die Blaupause gezielt zerstören läßt. Das macht vollkommen neue genetische Untersuchungen möglich. Daß der Chemiepreis eng am diesjährigen Medizinpreis liegt, ist nur gut. Beide ergänzen einander, sagte Nobelkomitee-Mitglied Per Ahlberg. Das zeigt, wie eng alle biologischen Prozesse im menschlichen Körper miteinander verwoben sind. Text: FAZ.NET mit Material von dpa
Bildmaterial: AP
Lesermeinungen zum Beitrag [2]
sind deutsche Forscher zu dumm? 05.10.2006, 22:17
Was machen wir in Deutschland falsch 04.10.2006, 13:00
Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat am Mittag den Träger des Nobelpreises für Chemie 2006 bekannt gegeben. Der Preis geht an den US-amerikanischen Biochemiker Roger Kornberg für seine Studien über die molekulare Grundlage der Transkription in Eukaryoten. Kornberg, geboren 1947, ist Medizin-Professor an der Stanford University in Stanford, Kalifornien. Der Preis wird am 10. Dezember in Stockholm verliehen und ist mit 1,1 Millionen Euro dotiert.

RNA Polymerase

Kronberg gehört zu den Chemikern, die wesentlich zur Erforschung der Grundprozesse des Lebens beigetragen haben. Sein Forschungsgebiet ist der Transkriptionsprozess, mit dem auf molekularer Ebene die in der DNS (also auf den Chromosomen) gespeicherten Informationen ausgelesen und anschließend innerhalb der Zelle zur Produktion von Proteinen benutzt werden. Der genetische Code des Zellkerns wird auf diese Weise (durch Transkription) spiegelbildlich umgeschrieben und in Form der so genannten Messenger-RNS „ausgegeben“. Dazu muss die als Doppelhelix vorliegende DNS zunächst aufgetrennt und ausgelesen werden. Dies geschieht durch spiegelbildliche Reproduktion der Basensequenz auf dem DNS-Strang. Diese Kopien (messenger-RNA, kurz mRNA) verlassen nun den Zellkern und liefern den Produktionszentren von Proteinen innerhalb der Zelle die Information, welche Aminosäuren in genau welcher Reihenfolge verkettet werden sollen, um ein bestimmtes Molekül zu erzeugen. Am Ende des Prozesses stehen große Eiweißmoleküle, eben die Proteine, die die Stoffwechselprozesse des Körpers aller Lebewesen mit Zellkern und Zellmembran – Eukaryonten oder Eukaryoten genannt – steuern. Die besondere Aufmerksamkeit Kronbergs galt dabei einem Enzym, das diesen Prozess der Weitergabe von Information überwacht, der RNA-Polymerase. Wie im wahrsten Sinne elementar das einwandfreie Funktionieren dieses Prozesses ist, der von der RNS-Polymerase überwacht wird, zeigt das Beispiel „Knollenblätterpilz“: Sein Gift blockiert genau dieses Enzym, die RNA-Polymerase. Der Transkriptionsprozess kommt zum Erliegen. Innerhalb weniger Tage führt das Gift dieses und anderer Pilze zum Tode.

Schematische Darstellung eines RNA-Abschnitts

So ungewöhnlich komplex der Forschungsgegenstand an sich schon ist, so außergewöhnlich waren auch die Methoden, mit denen Kronberg den Einzelheiten dieses biochemischen Grundprozesses nachspürte. Aus den stofflichen Bestandteilen der an dem Prozess der Transkription beteiligten Moleküle stellte Kronberg Kristalle her und fotografierte sie mit Hilfe von Röntgenstrahlen. Durch diese so genannten „Schnappschüsse des Lebens“ war es Kronberg im Jahr 2000 gelungen, die chemischen Reaktionen auf engstem zellulären Raum fotografisch abzubilden und damit zugänglich für die Forschung zu machen. Er eröffnete so bahnbrechende Einblicke in die Welt der biochemischen Grundprozesse in jeder einzelnen Zelle von ein- und mehrzelligen Lebewesen – also eigentlich fast aller Lebewesen.

Diese wissenschaftliche Leistung wurde vom Nobelpreiskomitee für preiswürdig befunden, das schon 1959 den Vater des diesjährigen Nobelpreisesträgers für Chemie für eine Leistung im gleichen Fachgebiet mit der höchsten wissenschaftlichen Auszeichnung geehrt hatte: Arthur Kronberg hatte den Prozess der Vervielfältigung der im Zellkern liegenden DNA erforscht. Diese Vervielfältigung ist notwendig, damit bei der Zellteilung beide Tochterzellen über die gleichen Erbinformationen verfügen.