Forschung Chemie-Nobelpreis für einen Deutschamerikaner, einen Schweizer und einen Briten

Stockholm / afp 05.10.2017

Der Chemie-Nobelpreis geht in diesem Jahr an den gebürtigen Deutschen Joachim Frank, den Schweizer Jacques Dubochet und den Briten Richard Henderson. Wie die schwedische Akademie der Wissenschaften mitteilte, wurden sie für ihre Beiträge zur Entwicklung der Kryo-Elektronenmikroskopie  ausgezeichnet, einer Methode zur besseren Darstellung von Biomolekülen.

Die Methode verschaffe neue Einblicke in die „Moleküle des Lebens“, erklärte der Akademie-Vorsitzende Göran Hansson. Sie ermögliche den Forschern eine dreidimensionale Abbildung biologischer Moleküle. Damit hätten sie die Biochemie in eine „neue Ära“ geführt. Die Möglichkeit, bisher nicht-sichtbare Prozesse zu visualisieren, sei zum Verstehen der „Chemie des Lebens“ ebenso wichtig wie für die Entwicklung von Arzneimitteln.

Die Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) ermöglicht es den Forschern, Strukturen auf molekularer Ebene sichtbar zu machen. Mit Hilfe der neuen Technik gelingt es ihnen, Biomoleküle in ihrem natürlichen Zustand einzufrieren, ohne wie vorher ihre Beschaffenheit verändern zu müssen. So lassen sich kleinste Details von Zell-Strukturen, Viren und Proteinen erforschen.

Mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie konnten Forscher unter anderem ihren Verdacht bestätigen, dass das Zika-Virus für die vielen Neugeborenen mit Schädelfehlbildungen in Brasilien verantwortlich waren.

Auch könne man im Detail zeigen, wo sich ein Medikament an ein Molekül bindet, erläuterte Karl-Peter Hopfner vom Gene Center der LMU München. Die Technik sei damit geeignet, die Entwicklung von Antibiotika und Medikamenten voranzubringen. „Das fängt gerade erst an.“

Der in Siegen geborene 77-jährigen Biophysiker an der New Yorker Columbia University, Joachim Frank, entwickelte zwischen 1975 und 1986 eine Methode, mit der die unscharfen zweidimensionalen Bilder der herkömmlichen Elektronenmikroskope zu einer scharfen dreidimensionalen Struktur zusammenfügt wurden.

In den frühen Achtzigerjahren gelang es dem heute 75-jährigen Schweizer Biophysiker Dubochet, mit Hilfe von rasch heruntergekühltem Wasser auch Moleküle unter dem Elektronenmikroskop zu untersuchen. 1990 dann konnte der heute 72-jährige britische Molekularbiologe Henderson erstmals die dreidimensionale Struktur eines Proteins in atomarer Auflösung darstellen.

Frank wurde von der Verkündung seines Nobelpreises im Schlaf überrascht. „Das sind wunderbare Nachrichten“, sagte er per Video-Schaltung. Die Nachricht lasse ihn „in gewisser Weise sprachlos“, denn jeden Tag gebe es so viele neue Entdeckungen. Henderson, der an der Cambridge University forscht, sagte, er werde am Donnerstag zur traditionellen „Tea-Time“ in Cambridge feiern. Die drei Forscher teilen sich das Preisgeld von neun Millionen schwedischen Kronen (etwa 940 000 Euro).

In München promoviert: Biophysiker und Literatur-Feingeist Joachim Frank

Schon als Bub experimentierte Joachim Frank unter der Terrasse seines Elternhauses in Siegen (Nordrhein-Westfalen). „Als ich 12 oder 13 war, habe ich die ersten Teile gekauft, um Radios zu bauen, sehr kleine Geräte“, erinnerte er sich. 1940 in Siegen geboren, zieht es Frank nach dem Abi erst an die Uni Freiburg und dann an die Uni München, wo er seinen Doktortitel erhält – und ein USA-Forschungs-Stipendium. Danach ist Frank, verheiratet und Vater zweier Kinder, wieder in Europa. 1986 wird er  Biomedizinprofessor in Albany (US-Staat New York). Seit 2008 forscht und lehrt er an der Columbia-Uni New York.

„Joachim ist ein brillanter Kopf“, sagt Christian Spahn von der Berliner Charité, der vier Jahre Franks Mitarbeiter war. „Er kann komplizierte Zusammenhänge klar und einfach ausdrücken.“ Bemerkenswert sei, dass er seine Forschung trotz schwieriger Bedingungen nie aufgegeben habe.

Neben seiner Webseite von der Columbia University hat Frank eine zweite – „FranxFiction“ – auf der er Fotos und Literatur veröffentlicht. „Ich habe diese Webseite gestartet, weil heutzutage jeder eine Präsenz braucht, um präsent zu sein und physische Präsenz nicht mehr reicht, um in dieser nebulösen virtuellen Welt gesehen zu werden.“ Für die Seite schreibt er alle paar Tage einen Eintrag. Sie sei für ihn „Megafon, Verstärkung und Mikrofon-Test“. Kurzgeschichten, Gedichte und Belletristik von Frank wurden in Büchern und Magazinen veröffentlicht. dpa

Elektronen statt Licht

Mit der Kryo-Elektronenmikoskopie können Forscher Strukturen in atomarer Auflösung erkennen. Ein Elektronenmikroskop sendet statt Licht Elektronen etwa auf Eiweiß-Moleküle und erreicht damit eine viel höhere Auflösung als Lichtmikroskope. Die Elektronenstrahlen benötigen jedoch ein Vakuum, wodurch Biomoleküle zusammenfallen können. Bei der Kryo-EM (kryos: griechisch kalt) werden die Moleküle mit Hilfe von sehr kaltem Stickstoff oder Helium quasi schockgefroren. Sie werden so rasch abgekühlt, dass ihre Struktur weitgehend erhalten bleibt. Die Mikroskope  kosten mehrere Millionen Euro. dpa

Zwei weitere Gewinner

Richard Henderson (oben), der Forschung einmal als „ein fesselndes Hobby“ bezeichnete, gelang es, mit einem Elektronenmikroskop in atomarer Auflösung ein dreidimensionales Bild eines Proteins zu erstellen. Sein Kollege Jacques Dubochet, der nach eigenen Angaben unter einer Lese-Rechtschreibschwäche leidet, löste das Problem, dass Biomoleküle austrocknen und zusammenfallen.