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Prof. Dr. Ulrich Hartl,
Max-Planck-Institut für Biochemie
Bild: Max-Planck-Institut für Biochemie
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Die Form muss stimmen, damit
Proteine ihre Aufgaben erfüllen. Da ihre Lebensdauer begrenzt ist,
müssen sie in den Zellen stets neu gebildet werden. Dabei ist viel
Präzision gefragt: Denn Proteine bestehen aus bis zu mehreren tausend
einzelnen Bausteinen, den Aminosäuren, die sich miteinander zu einem
Strang verknüpfen. Diese Polypeptidkette ist die Grundstruktur jedes
Proteins - das allerdings nur dann biologisch aktiv wird, wenn sich
die neu produzierte Polypeptidkette durch Schleifen und Faltungen zu
einem dreidimensionalen Molekül aufbaut.
Dabei helfen Chaperone, wie Prof. Ulrich Hartl -
heute Direktor am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried -
bereits 1989 erstmals nachgewiesen hat. Diese Helferproteine fangen
neu synthetisierte Polypeptidketten ein und schirmen sie während des
Faltungsprozesses ab, sodass sie ihre vorgesehene Form einnehmen.
Damit verhindern die Chaperone, dass sich Polypeptidketten miteinander
verklumpen oder fehlgefaltete Proteine in den Zellen ansammeln - eine
solche Aggregation löst schlimmstenfalls neurodegenerative
Erkrankungen, etwa Alzheimer oder Chorea Huntington, aus.
In seinem Projekt "Chaperone der Proteinfaltung in
Biotechnologie und Medizin" untersucht Hartl diese zellulären
Prozesse. Am Beispiel von Chorea Huntington hat der
Max-Planck-Wissenschaftler bei Experimenten an Zellkulturen gezeigt,
dass die Zellen bei Ausbruch der Krankheit nicht ausreichend mit
Chaperonen versorgt waren. Deshalb verklumpten die Polypeptidketten.
Die Folge: eine Vergiftung der Zellen, im Falle Chorea Huntington
Ursache für die Krankheitssymptome Bewegungsstörungen und
Gedächtnisverlust. Hartl erforscht die Arbeitsmechanismen der
Chaperone. Gemeinsam mit Erich Wanker vom Max Delbrueck Centrum in
Berlin gelang es dem Forscher mittlerweile, die Produktion der
Chaperone medikamentös zu steigern. In seinen Experimenten zu Chorea
Huntington konnte er damit die Aggregation der schädlichen
Proteinablagerungen und damit auch die Vergiftung der Zellen
unterdrücken.
Mit steigendem Alter nimmt die Produktion der
Chaperone in menschlichen Zellen jedoch generell ab. Die Folge: ein
Ungleichgewicht zwischen der Produktion fehlgefalteter Proteine und
den zellulären Abwehrmechanismen. "Das würde erklären, warum
neurodegenerative Krankheiten in der Regel erst in höherem Alter
ausbrechen, obwohl der Mensch die Krankheitsproteine sein ganzes Leben
lang in sich trägt", sagt Hartl. Seine Forschungsgruppe sucht nun nach
Methoden, um die Entstehung der Chaperone im Alter wieder zu steigern.
Doch Chaperone sind nicht gleich Chaperone: In
Bakterienzellen und menschlichen Zellen arbeiten diese molekularen
Helferproteine unterschiedlich. Wird etwa ein menschliches Protein in
Bakterien künstlich erzeugt, kann es passieren, dass sich das Protein
dort nicht korrekt faltet. "Wir möchten die Chaperon-Ausstattung bei
Bakterienzellen deshalb soweit verbessern, dass sie auch komplexe
menschliche Proteine produzieren und falten können", sagt Hartl - das
wäre eine wichtige Anwendung in der Biotechnologie.
Weitere Erkenntnisse dieser zellbiologischen
Grundlagenforschung könnten in Zukunft die Behandlung schwerwiegender
degenerativer Erkrankungen ermöglichen. "Mit dem Körber-Preis wird
unsere Forschung maßgeblich unterstützt", sagt Hartl. "Die
Fördermittel ermöglichen uns, gleich mehrere Forschungsansätze
parallel zu verfolgen." Neben kostenintensiven genetischen Screens sei
auch eine intensive Suche in Substanzbibliotheken nach Wirkstoffen
geplant, welche die Chaperone wieder aktivieren.
Für seine Forschungsleistungen im Bereich der
zellulären Proteinfaltung wurde Hartl bereits 2002 mit dem
Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preis, dem höchsten deutschen
Wissenschaftspreis, geehrt. Im Jahr 2004 erhielt er den angesehenen
kanadischen "International Gairdner Award". Darüber hinaus ist Hartl
Träger des Lipman-Preises der Amerikanischen Gesellschaft für
Biochemie und Molekularbiologie.
Ulrich Hartl wurde 1957 geboren und studierte Medizin
an der Universität Heidelberg, wo er anschließend auch promovierte.
Als wissenschaftlicher Assistent wechselte er dann zu Walter Neupert
an die Ludwig-Maximilians-Universität München. Ein Stipendium der
Deutschen Forschungsgemeinschaft ermöglichte ihm einen ersten
Forschungsaufhalt an der University of California, Los Angeles. Als
Professor und Investigator des Howard Hugh Medical Institute war er
dann am Sloan-Kettering Institute und an der Cornell University in New
York tätig. Im Jahr 1997 gelang es der Max-Planck-Gesellschaft den
hochrangigen Wissenschaftler wieder nach Deutschland zurückzuholen, wo
er nun seit neun Jahren die Abteilung Zelluläre Biochemie leitet.
[MAY]
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