Nobelpreis für Chemie für Forschung an Zellmembranen

Dass die Zellen des Körpers spezifische Kanäle für den Transport von Wasser besitzen müssten, ahnte man schon zu Mitte des 19. Jahrhunderts. Aber erst 1988 gelang es Peter Agre, ein Membranprotein zu isolieren, von dem gut ein Jahr später erkannte, dass dieses der lange gesuchte Wasserkanal sein musste. Diese entscheidende Entdeckung öffnete die Tür zu einer ganzen Reihe von biochemischen, physiologischen und genetischen Studien an Wasserkanälen in Bakterien, Pflanzen und Säugetieren. Heute können die Forscher einem Wassermolekül auf seinem Weg durch die Zellmembran im Detail folgen und verstehen, warum nur Wasser, aber keine anderen kleinen Moleküle oder Ionen hindurchdringen können.

Der andere Typ von Membrankanal sind die Ionenkanäle. Roderick MacKinnon setzte die ganze Forscherwelt in Erstaunen, als es ihm im Jahr 1998 gelang, die räumliche Struktur eines Kaliumkanals zu bestimmen. Dank dieser Arbeit können Wissenschaftler nun die Ionen durch Kanäle strömen „sehen“, die mittels verschiedener Signale in der Zelle geöffnet und geschlossen werden können.

Ionenkanäle sind unter anderem für die Funktion des Nervensystems und der Muskeln wichtig. Das Aktionspotenzial in Nervenzellen wird erzeugt, wenn ein Ionenkanal auf der Oberfläche einer Nervenzelle durch ein chemisches Signal, das von einer nahe gelegenen Nervenzelle ausgesendet wird, geöffnet wird, woraufhin sich ein elektrischer Spannungspuls entlang der Nervenzellenoberfläche fortpflanzt. Dabei wird im Verlauf von einigen Millisekunden eine ganze Reihe von Ionenkanälen geöffnet und geschlossen.

Der Preis illustriert, wie die heutige Biochemie bis auf das atomare Niveau hinabgeht, um die Lebensprozesse im Grundsatz zu verstehen, heißt es in einer Erklärung des Nobel-Kommitees. Dieses Wissen hat große Bedeutung für das Verständnis einer Reihe von Krankheiten beispielsweise in der Niere, im Herz, den Muskeln und dem Nervensystem.