... für Studien zu Struktur und Funktion der Ribosomen.
Der diesjährige Nobelpreis für Chemie würdigt die Studien über einen der wichtigsten Prozesse des Lebens: Die ribosomale Umsetzung von DNA-Informationen in lebende Materie.
Ribosomen produzieren Proteine, welche ihrerseits die Chemie in allen lebenden Organismen steuern. Und sie bilden das Ziel u. a. für die Entwicklung neuer Arzneimittel, wie z. B. neue Antibiotika.
Der Nobelpreis 2009 zeichnet die Wissenschaftler Venkatraman Ramakrishnan (UK), Thomas A. Steitz (USA) und E. Ada Yonath (Israel) für ihre Forschungen über Struktur und Funktion der Ribosomen auf molekularer Ebene aus. Dazu verwendeten alle drei die so genannte Methode der Röntgen-Kristallstrukturanalyse, um die Positionen jedes einzelnen der viele Hundert bis viele Tausend zählende Atome zu 'kartografieren'.
Alle Zellen eines jeden Organismus enthalten DNA. Diese wiederum beherbergen die Baupläne und Informationen über Aussehen und Funktion von Mensch, Tier und Pflanze. Die DNA ist jedoch ein passives Molekül. Wenn da nicht etwas wäre, das diesen DNA-Plan umsetzen und ausführen könnte, dann gäbe es keinerlei Leben.
Die in der DNA kodierten Baupläne werden durch das Wirken der Ribosomen in lebende Materie umgesetzt - es werden Proteine gebildet: Das Hämoglobin für den Sauerstofftransport, Antikörper zur Immunabwehr, Hormone wie das Insulin, das Kollagen der Haut als Schutzmantel, Enzyme für Verdauung und Nahrungsverwertung und so weiter. Zehntausende solche Proteine in lebenden Organismen sind bekannt - und jedes von ihnen hat eine andere Form und eine andere Funktion; und sie kontrollieren das Leben auf chemischer Ebene.
Ein Verständnis der inneren und grundlegenden Funktionsweise der Ribosomen ist entscheidend für das wissenschaftliche Verstehen des Lebens. Dieses Wissen kann zu praktischen und sofort einsetzbaren Methoden führen: Viele der heute eingesetzten Antibiotika heilen verschiedene Krankheiten durch Blockierung der Funktion von bakteriellen Ribosomen. Ohne funktionierende Ribosomen können Bakterien nicht überleben. Deshalb sind diese Ribosomen eine wichtige Zielgruppe für neue Antibiotika.
Die von allen drei Nobelpreisträgern entwickelten 3D-Modelle zeigen, wie sich die verschiedenen Antibiotika an die Ribosomen binden. Diese Modelle werden nun von Wissenschaftlern genutzt, um neue Antibiotika zu entwickeln, die direkt der Rettung von Menschenleben dienen und zu einer Verminderung der Leiden der Menschheit führen.
Chemie-Nobelpreisträger 2009 forscht am Paul
Scherrer Institut
Das Paul Scherrer Institut gratuliert Professor
Venkatraman Ramakrishnan zum Erhalt des diesjährigen Nobelpreises für
Chemie. Ramakrishnan ist langjähriger Nutzer der Synchrotron
Lichtquelle Schweiz SLS des Paul Scherrer Instituts und führt hier
regelmässig Experimente zur Bestimmung der Struktur von Ribosomen
durch, für die er nun den Nobelpreis erhalten hat.
Um die genaue dreidimensionale Anordnung der vielen
tausend Atome zu bestimmen, aus denen ein solches Ribosom besteht,
nutzen Forscher die Röntgenstrukturanalyse - ein Verfahren, bei dem
man Röntgenlicht in einem Strahl auf eine kristallisierte Substanz
richtet und anschliessend beobachtet, wie das Licht vom Kristallgitter
gebeugt wird. Aus den Beugungsmustern lässt sich in einem aufwändigen
Verfahren die exakte Struktur des Ribosoms bestimmen.
Das Paul Scherrer Institut betreibt an der
Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS drei Messplätze, an denen der
Aufbau biologischer Moleküle mit Röntgenlicht bestimmt wird und die zu
den weltweit besten für diese Forschung gehören. Der sehr intensive
und gebündelte Strahl, der an der SLS erzeugt wird, macht es zusammen
mit ebenfalls am PSI entwickelten einzigartigen Röntgendetektoren
möglich, die Strukturen der Ribosomen und ihrer Verbindungen mit
anderen Molekülen aussergewöhnlich detailliert darzustellen.
Das Röntgenlicht, das in der Synchrotron
Lichtquelle Schweiz entsteht, wird von Elektronen ausgesandt, die sich
auf einer Kreisbahn mit rund 288 Metern mit fast Lichtgeschwindigkeit
bewegen. Dieses Röntgenlicht ist gegenüber dem einer gewöhnlichen
Röntgenröhre um ein vielfaches brillanter, was anspruchsvolle
Experimente erlaubt. Die Möglichkeit, Experimentierzeit an der SLS zu
beantragen, steht - wie an den anderen Grossanlagen des PSI -
interessierten Forschenden aus aller Welt offen. Eine Kommission
bestehend aus Forschenden verschiedener Länder wählt aus den
eingereichten Anträgen die besten aus und weist ihnen Messzeit zu. So
misst auch Venkatraman Ramakrishnan seit 2003 regelmässig am PSI. Auf
diesen SLS-Messungen und auf Experimenten an anderen
Synchrotronanlagen basieren auch drei wichtige Publikationen, die das
Nobelpreiskomitee in seiner Begründung für die Vergabe des Preises
anführt.
Quellen und Artikel:
-
Nobelpreis Chemie 2009 für die Studien zur Struktur und Funktion der Ribosomen [offizielle Informationen der Nobel Foudation in englischer Sprache]
