Chemie-Nobelpreis Ehrung für schwebende Proteine

Den Nobelpreis für Chemie erhalten ein Amerikaner, ein Japaner und ein Schweizer. Das Forschertrio schuf neue Methoden, mit denen die Struktur von Proteinen und anderen Molekülen entschlüsselt werden kann.


Der Nobelpreis für Chemie geht in diesem Jahr an den Schweizer Kurt Wüthrich sowie an den Amerikaner John Fenn und den Japaner Koichi Tanaka. Sie erhalten die Auszeichnung "für die Entwicklung von Methoden zur Identifikation und Strukturanalyse von biologischen Makromolekülen", wie die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Mittwoch in Stockholm mitteilte.

Struktur eines Prion-Moleküls: Hoffnung auf maßgeschneiderte Medikamente
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Struktur eines Prion-Moleküls: Hoffnung auf maßgeschneiderte Medikamente

Mit den jetzt preisgekrönten Verfahren lassen sich große Moleküle - zum Beispiel Proteine, auf denen alles Leben aufbaut - identifizieren, analysieren und dreidimensional in Lösungen studieren. Die Arbeit der drei Wissenschaftler hätte, so die Akademie, das Verständnis der Lebensprozesse erweitert und die Entwicklung neuer Heilmittel revolutioniert. Mit den Forschungen seien auch neue Anwendungen zum Beispiel in der Lebensmittelkontrolle und bei der Frühdiagnostik von Brust- und Prostatakrebs möglich geworden.

Die höchste Auszeichnung für Chemiker ist mit insgesamt rund 1,1 Millionen Euro dotiert. Die eine Hälfte des Preisgeldes teilt sich der an der Virginia Commonwealth University in Richmond arbeitetende Fenn mit Tanaka, der für das japanische Unternehmen Shimadzu tätig ist. Beide Forscher hatten Ende der achtziger Jahre Verfahren vorgestellt, mit denen die Möglichkeiten einer der wichtigsten chemischen Analysemethoden, der so genannten Massenspektrometrie, entscheidend erweitert wurden.

Preisträger Fenn, Tanaka, Wüthrich: Verständnis der Lebensprozesse erweitert
DPA

Preisträger Fenn, Tanaka, Wüthrich: Verständnis der Lebensprozesse erweitert

Bei der Massenspektrometrie, die unter anderem bei Doping- und Drogenkontrollen sowie bei Schadstoffanalysen zum Einsatz kommt, wird eine Probe verdampft und ionisiert. Das Verhalten der geladenen Teilchen lässt Rückschlüsse auf die Masse der jeweiligen Moleküle zu. Auf diese Weise konnten lange Zeit allerdings nur kleinere Moleküle untersucht werden.

Der mittlerweile 85 Jahre alte Fenn, der bereits mit dem Humboldt-Forschungspreis geehrt wurde, hatte 1988 die so genannte Elektrospray-Ionisations-Methode (ESI) präsentiert. Dabei wird eine Proteinlösung mit Hilfe eines starken elektrischen Feldes zu winzigen geladenen Tröpfchen zerstäubt. Nachdem der Wasseranteil verdampft ist, bleiben frei schwebende Protein-Ionen übrig. Deren Masse lässt sich berechnen, indem man sie beschleunigt und die für eine bestimmte Strecke benötigte Flugzeit misst.

Fenns japanischer Kollege Tanaka, 43, stellte parallel ein völlig anderes Verfahren zum Erzeugen von Protein-Ionen vor, die so genannte weiche Laserdesorption. Bei dieser Technik wird die feste oder zähflüssige Probe mit einem Laserpuls in winzige Teile gesprengt. Dabei entstehen geladene Moleküle, deren Masse wie bei Fenns Verfahren bestimmt werden kann.

Die andere Hälfte des Preisgeldes erhält der Schweizer Wüthrich, 64, der an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich lehrt. Wüthrich hatte Anfang der achtziger Jahre eine andere wichtige Analysetechnik, die Kernmagnetische Resonanzspektroskopie (NMR), auf Proteine übertragen. Dieses Verfahren liefert im Gegensatz zur Massenspektrometrie wichtige Informationen über die Struktur von Molekülen. Allerdings war es lange auf die Untersuchung übersichtlicher Moleküle beschränkt.

Mit der Röntgenkristallographie, die auf der Beugung von Röntgenstrahlung in einer kristallinen Substanz beruht, konnte zwar schon zuvor die dreidimensionale Struktur von Proteinen entschlüsselt werden. Allerdings lassen sich die Eiweißstoffe mit der von Wüthrich verbesserten NMR-Methode auch in einer Lösung studieren, also einer Umgebung, die den Verhältnissen in einer Zelle eher ähnelt.

Die neuen und verbesserten Analysemethoden haben nach Ansicht der Akademie der Biochemie erst zu ihrer heutigen Bedeutung verholfen. Die Entschlüsselung der zahllosen menschlichen Proteine, die derzeit weltweit mit großem Aufwand vorangetrieben wird, soll unter anderem zur Entwicklung neuer, maßgeschneiderter Medikamente gegen die verschiedensten Krankheiten führen.

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