Die molekularen Motoren des menschlichen Körpers

Schaut man sich die Themen der Spitzenforschung oder die Nobelpreise für Medizin und Chemie der letzten Jahre an, fällt schnell auf, dass sich vieles davon auf der molekularen Ebene abspielt. Oliver Daumke forscht an Proteinen und hat uns im Interview erklärt, warum wir uns die Moleküle genauer anschauen sollten – und wie das überhaupt möglich ist. 

Herr Professor Daumke, wofür schaut man sich denn Proteine an?

Proteine übernehmen die wichtigsten Aufgaben in der Zelle. Sie sind Gerüste, kleine Maschinen, Rezeptoren – die meisten Vorgänge in unseren Zellen werden durch Proteine verrichtet. Um zu verstehen, wie eine Zelle oder unser ganzer Körper funktioniert, muss man verstehen, wie Proteine funktionieren. 

Ziel ist es aber dann, Krankheiten zu verstehen?

Wir interessieren uns für die grundlegenden Mechanismen in der Zelle. Viele Krankheiten werden dadurch hervorgerufen, dass diese Mechanismen, also letztendlich die Proteine, nicht mehr funktionieren. Das zu ergründen, ist unser Forschungsschwerpunkt. Zum Beispiel wird die häufigste Form der angeborenen Blindheit, die optische Atrophie, durch eine Mutation in OPA1 ausgelöst, einem Protein, das wir momentan untersuchen.

Was genau erforschen Sie?

Die Zelle wird wie durch eine flüssige Haut durch eine Membran von der Umgebung abgeschirmt. Von der Membran werden immer wieder kleinere Teile abgeschnürt und in die Zelle transportiert, wodurch Stoffe wie beispielsweise Eisen in die Zelle aufgenommen werden. Wir untersuchen diesen Aufnahmemechanismus und die dafür verantwortlichen Proteine. Außerdem forschen wir an Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle. Auch sie sind von einer Membran umgeben und müssen ständig ummodelliert werden, um ihre Aufgabe wahrzunehmen. Auch hierfür sind Proteine notwendig.

Wie genau schauen Sie auf die Proteine?

Proteine bestehen aus einer Kette von Aminosäuren. Je nachdem, wie sich diese Ketten falten, können die Proteine ganz unterschiedliche Formen und Funktionen annehmen. Bis vor Kurzem war unsere Hauptmethode die Röntgenstrukturanalyse. Dabei kristallisiert man das Protein von Interesse und beschießt die Kristalle dann mit Röntgenstrahlen. So erhält man ein Streubild, anhand dessen wir am Computer die Struktur des Proteins berechnen können. Inzwischen gibt es eine neue Methode, die ohne Kristalle auskommt, die Kyro-Elektronenmikroskopie. 2017 haben Jacques Dubochet, Joachim Frank und Richard Henderson für diese Entwicklung den Nobelpreis erhalten. Man schießt mit einem Elektronenstrahl auf die einzelnen Moleküle und erhält so ein Bild seiner Struktur. Anhand der Struktur versuchen wir dann herauszufinden, welche Funktion das Protein hat und welchen Mechanismus es benutzt.