"Das funktioniert nie", sagten Kollegen

17. Juni 2010, 13:54
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Die israelische Chemikerin Ada Yonath hatte zu Beginn ihrer Forschung wenig Hoffnung, ihr Ziel vollständig zu erreichen

Wien - Die Erkenntnis, dass viele Antibiotika molekulare Löcher stopfen und damit die Vermehrung von Bakterien verhindern, verdankt die Wissenschaft der israelischen Chemikerin Ada Yonath. Dabei waren für die Forscherin während der rund 20 Jahre dauernden Aufklärung der Proteinsynthese in der Zelle Medizin und Medikamente kein Anliegen. Ihr erklärtes Ziel war schlicht die Darstellung der sogenannten Ribosomen, der Eiweißfabriken in der Zelle, auf atomarer Ebene, erklärte Yonath anlässlich eines Vortrags am Institute of Science and Technology (IST) Austria am Mittwochabend. Dass ihr das gelang, wurde im Vorjahr mit dem Chemie-Nobelpreis gewürdigt.

An eine mögliche Anwendung ihrer Arbeiten habe sie schon deshalb nicht gedacht, weil sie zu Beginn wenig Hoffnung hatte, ihr Ziel vollständig zu erreichen, also die Position jedes Atoms im komplexen Gebilde beschreiben zu können. Auch Kollegen hätten ihr dringend von dem Vorhaben abgeraten. "Das funktioniert nie", sei die einhellige Meinung in den 70er Jahren gewesen.

Erste Experimente

Dennoch startete Yonath ihr Vorhaben, im Jänner 1980 seien die ersten Experimente durchgeführt worden. Das Hauptproblem war nach Extraktion und Reinigung der Ribosomen, diese in eine kristalline Form überzuführen. Für die Darstellung der einzelnen Atome kam nur die sogenannte Röntgenstrukturanalyse infrage und dafür musste die Probe als Kristall vorliegen.

Die Wissenschafterin arbeitete mit Ribosomen aus Bakterien. Nachdem diese die erforderlichen Prozeduren für Kristallisationen und Röntgenbeschuss möglichst unbeschadet überstehen sollten, kam Yonath auf die Idee, Mikroorganismen einzusetzen, die auch in der Natur mit extremen Temperaturen zu kämpfen haben. Anfangs verwendete ihr Team Bacillus stearothermophilus, der in bis zu 55 Grad heißen Quellen sein Auskommen findet. "Später setzten wir Thermus thermophilus ein, der sogar 80 bis 90 Grad überlebt", so die Forscherin.

Erfolg nach fast 20 Jahren Forschungsarbeit

Von den ersten konkreten Experimenten bis zum Endergebnis, das sich trotz aller Unkenrufe der Kollegen einstellte, dauerte es fast exakt 20 Jahre. "Am 1. September 2000 erschien die Arbeit", erinnerte sich Yonath. Es zeigte sich, dass die Ribosomen zu etwa zwei Drittel aus RNA - der Erbsubstanz (DNA) verwandte, aber vergleichsweise kurze Moleküle - und einem Drittel aus Proteinen bestehen. In Bakterienzellen sind rund 55 verschiedene Proteine am Ribosom beteiligt.

Mit der Struktur kennen die Forscher heute auch die molekularen Vorgänge, welche sich in den Proteinfabriken abspielen. Die Erzeugung der Eiweiße innerhalb der Ribosomen spielt sich in einer Art Tunnel ab. Wie sich zeigte, nutzen viele natürliche Antibiotika - mit denen etwa Pilze Bakterien bekämpfen - dieses tunnelförmige Loch quasi als Schwachstelle. Nach dem Vorbild David gegen Goliath reicht ein relativ kleines Molekül, um den Tunnel zu besetzen und das Bakterien-Ribosom mit einem Schlag unbrauchbar zu machen.

Künstliche Antibiotika

Nachdem Yonath die Struktur geklärt hatte, konnten Wissenschafter daran gehen, künstliche Antibiotika effektiv maßzuschneidern. Ziel ist es stets, Substanzen zu finden bzw. zu kreieren, welche bakterielle Ribosomen außer Gefecht setzen, solche des Menschen aber unbeschadet lassen.

Die Erzeugung von immer neuen antibakteriellen Substanzen ist schon deshalb nötig, weil die Krankheitserreger Resistenzen gegen bestehende Antibiotika entwickeln. Nachdem Ribosom und Wirkstoff nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip funktionieren müssen, reicht eine kleine molekulare Modifikation eines Bakteriums und es ist resistent gegen den bestimmten Wirkstoff. Und der "Overuse", also die zu häufige Anwendung, beschleunigt die Sache, ist Yonath überzeugt. (APA)

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    Nobelpreisträgerin Ada Yonath (hier auf einem Archivbild vom Dezember 2009) erzählte am Institute of Science and Technology (IST) Austria von ihrer Forschungsarbeit.

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