Signale gegen das Chaos

 Der Biochemiker Peter Walter erhält am 14. März 2012 den Paul Ehrlich- und Ludwig-Darmstaedter-Preis für seine Leistungen auf dem Gebiet der Zellbiologie. Foto: Roche Diagnostics GmbH
Der Biochemiker Peter Walter erhält am 14. März 2012 den Paul Ehrlich- und Ludwig-Darmstaedter-Preis für seine Leistungen auf dem Gebiet der Zellbiologie. Foto: Roche Diagnostics GmbH
Körperzellen sind regelrecht vollgestopft mit Molekülen. Die meisten davon können ihre Funktion aber nur dann erfüllen, wenn sie innerhalb der Zelle an den richtigen Ort gelangen. Wie schafft es die Zelle, nicht im Chaos zu versinken? Der Biochemiker Peter Walter hat Antworten auf diese Frage gefunden, die möglicherweise dabei helfen könnten, Krankheiten wie Krebs und Diabetes mellitus besser zu verstehen. Dafür wird ihm heute der Paul Ehrlich- und Ludwig Darmstaedter-Preis verliehen ? eine Auszeichnung, die inoffiziell als Vorbote für den Nobelpreis gilt.
Man muss sich das Innere einer Zelle vorstellen wie den Stadtverkehr einer Metropole am Feierabend: überfüllt mit großen und kleinen Fahrzeugen, die alle einen bestimmten Ort erreichen wollen. Neugebildete Proteine, Zuckermoleküle und unzählige andere Stoffe müssen zuverlässig an ihren Zielort gelangen, um ihre Funktion wahrnehmen zu können. Landen sie an der falschen Stelle, können sie im schlimmsten Fall beträchtlichen Schaden anrichten. Besonders kompliziert ist die Situation für Proteine: Viele von ihnen sind noch nicht ganz fertig und müssen zur ?Endfertigung? zunächst in ein bestimmtes Zellorganell befördert werden, das Endoplasmatische Retikulum (ER). Nur hier kann sich die Kette von Aminosäuren, die von der DNA vorgegeben wird, zu einem funktionsfähigen Protein zusammenlegen ? man spricht von ?Proteinfaltung?.

Angesichts dieser Herausforderungen grenzt es an ein Wunder, dass Zellen überhaupt so gut funktionieren. Wie die Proteine von der Zelle sortiert werden, war lange ein Rätsel. Dass man heute in dieser Hinsicht nicht mehr an Wunder glauben muss, ist zu einem großen Teil das Verdienst des deutsch-amerikanischen Biochemikers Peter Walter. Während seiner Doktorarbeit an der Rockefeller University im Labor des späteren Nobelpreisträgers Günter Blobel entdeckte er Anfang der 80er-Jahre einen raffinierten Mechanismus, mit dem die Zelle neu gebildete Proteine ins ER steuern kann: Er sorgt dafür, dass die Aminosäurekette noch während ihrer Synthese an die ER-Membran geliefert wird.

Alle Proteine entstehen, indem einzelne Aminosäuren von einem Ribosom, der Proteinfabrik der Zelle, aneinandergefügt werden. Das Ende dieser Kette, das zuerst fertig wird, kann nun eine Abfolge von Aminosäuren aufweisen, die als Signal für eine Art molekulares Taxi wirkt: Dieses Taxi heftet sich an die Signalsequenz des halbfertigen Proteins und "fährt" die Aminosäurekette zusammen mit dem Ribosom an eine Erkennungsstelle auf dem ER. Hier wird die Bindung zwischen dem Taxi und seinem Transportgut wieder gelöst, und die Aminosäuren werden durch einen Kanal in das ER geleitet. Das molekulare Taxi wurde von Walter ?Signalerkennungs-Partikel? ? kurz SRP ? genannt.

Das SRP ist heute Lehrbuchwissen und hat die Zellbiologie um einen großen Schritt weitergebracht. Für diese Leistung wird Peter Walter am heutigen Tag der ?Paul Ehrlich- und Ludwig Darmstaedter-Preis? verliehen, der mit 100.000 Euro dotiert ist. Der Preis der Paul-Ehrlich-Stiftung gilt als die höchste Auszeichnung, die Deutschland auf dem Gebiet der Medizin zu vergeben hat. Er wird seit 1952 jedes Jahr am 14. März, dem Geburtstag von Paul Ehrlich, überreicht und hat sich nicht selten als Vorbote eines Nobelpreises erwiesen: Allein seit Beginn der 90er-Jahre wurden neun Preisträger des Paul Ehrlich- und Ludwig Darmstaedter-Preises später auch mit dem Nobelpreis bedacht.

Eine erstaunliche Entdeckung am SRP verdankt Peter Walter übrigens einem glücklichen Zufall: Ein Student hatte in einem Messgerät einen falschen optischen Filter hinterlassen. So zeigte sich nach anfänglicher Verwirrung, dass das SRP neben einem Proteinanteil auch einen Anteil an Ribonukleinsäuren besitzt, einem Schwestermolekül der DNA. ?Es war wirklich eine Entdeckung, die wir dem Zufall zu verdanken hatten und der Tatsache, dass wir an einer Sache dran geblieben sind, die keinen Sinn ergab?, sagte Walter in einem Interview 2011. ?Inzwischen werde ich ganz aufgeregt, wenn etwas keinen Sinn macht!? Heute arbeitet der 57-Jährige als Professor an der University of California in San Francisco. Ihn beschäftigt aktuell unter anderem der nächste Schritt bei der Proteinsynthese: die Kontrolle über die korrekte Proteinfaltung im ER. Hier liegen offenbar auch Antworten zu Krankheiten wie Krebs und Typ II Diabetes verborgen.
Einen Teil der jetzt ausgezeichneten Arbeit veröffentlichten Peter Walter und Günter Blobel im Jahr 1982 im Fachjournal "Nature" (doi: 10.1038/299691a0)

© wissenschaft.de ? Maria Bongartz


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