Todesküsse in der Zelle
6. Oktober 2004
Der diesjährige Nobelpreis für Chemie geht an die beiden israelischen Forscher Aaron Ciechanover und Avram Hershko sowie den US-Wissenschaftler Irwin Rose für ihre Arbeiten zum Proteinabbau. Damit geht erstmals ein wissenschaftlicher Nobelpreis nach Israel.
Grundlagenforschung mit Langzeitwirkung
"Dank der Arbeiten der drei Preisträger kann nun verstanden werden, wie Zellen auf molekularer Ebene eine Reihe zentraler Prozesse kontrollieren und bestimmte Proteine abbauen und andere nicht", teilte die Königliche Schwedische Akademie am Mittwoch (6.10.2004) in Stockholm mit. Damit sei ein Verständnis darüber möglich geworden, wie die Zelle ihren eigenen Lebenszyklus steuere, wie die Reparatur von Erbgut funktioniere oder wie die Information von Genen abgelesen werde.
Der Vorsitzende des Stockholmer Chemie-Nobelkomitees, Håkan Wennerström, hob die Leistung der Preisträger als "fundamentale Grundlagenforschung mit Langzeitwirkung" hervor. "Man wird die Konsequenzen nicht heute oder morgen im Alltag bemerken. Aber die drei haben die Voraussetzungen zu einem besseren Verständnis vieler wichtiger Krankheiten geschaffen", erklärte Wennerström. Der gestörte Abbau bestimmter Eiweiße (Proteine) spielt eine Rolle bei Gebärmutterhalskrebs, der Lungenkrankheit Mukoviszidose (Zystische Fibrose) und weiteren Leiden. Die Arbeiten könnten daher zu neuen Medikamenten führen.
Ubiquitin sorgt für Ordnung
Der Mensch hat mehrere hunderttausend verschiedene Proteine. Sie alle haben die unterschiedlichsten Aufgaben: Manche beschleunigen chemische Reaktionen in der Zelle. Andere legen die Form und Struktur der Zelle fest, und wieder andere Eiweiße spielen in der Immunabwehr eine wichtige Rolle. Jede Zelle stellt ständig irgendwelche Proteine her. Aber sie muss sie auch wieder los werden, damit es nicht zu viel von einer Sorte gibt, oder um Überflüssiges oder Fehlerhaftes abzubauen. Genau damit haben sich die drei Laureaten beschäftigt.
Ciechanover, Hershko und Rose erkannten, dass Zellen hoch effiziente Kontrollzentren sind, in denen mit atemberaubender Geschwindigkeit Proteine gebildet und vernichtet werden. Und dass dieser Abbau nicht wahllos erfolgt, sondern gezielt, und dass dabei ein Stoff namens Ubiquitin für Ordnung sorgt. Ubiquitin ist ein "Polypeptid", also eine chemische Verbindung aus vielen Aminosäuren.
Qualitätskontrolle bei der Immunabwehr
Das Ubiquitin kennzeichnet wie ein "Todeskuss" die zu vernichtenden Proteine. Was es einmal gebrandmarkt hat, das ist zum Sterben verurteilt. Dazu schnürt dieses Molekül ein überflüssiges oder falsch zusammengebautes Protein ein und begleitet es zur Müllabfuhr der Zelle, zu den Proteasomen. Von diesen tonnenförmigen Entsorgungsstationen gibt es in menschlichen Zellen etwa 30.000.
Diese Prozesse zur gezielten Eiweißvernichtung haben die drei Wissenschaftler in den späten 1970er und frühen 1980er Jahren erkannt. Weitere Forschungen zeigten, dass Ubiquitin eine zentrale Rolle im Zellzyklus und bei der Zellteilung spielt. Ebenso bei der Reparatur der Erbsubstanz DNA, bei der Qualitätskontrolle neu produzierter Proteine und bei der Immunabwehr. Dass Ubiquitin den Prozess der Proteinvernichtung steuert, ist inzwischen Grundlage für die medizinische Forschung geworden.