Der Chemie-Nobelpreis geht an drei Forscher, die sich dem Wohlsein unseres Erbgutsverschrieben haben. Sie haben nicht Chemie-, vielmehr Medizingeschichte geschrieben.
Wieso Chemie, kann man sich fragen. Gibt es einen Kandidatenstau in der Medizin? Der Nobelpreis fur Chemie geht in diesem Jahr zu gleichen Teilen an drei Molekularbiologen, den Schweden Tomas Lindahl, den Amerikaner Paul Modrich und den geburtigen Turken Aziz Sancar, die ihre Ideen und Konzepte vom ersten Moment an ausnahmslos an einen der Jahrhundert-Nobelpreise in der Medizin – der Entdeckung der Doppelhelix-Struktur – geknupft hatten. Ihre „mechanistischen Studien zur DNA-Reparatur“, so die Begrundung der Nobelpreisjury, werden als eine der großten Forschungsleistungen der Chemie ausgezeichnet. Dabei haben, bei Lichte besehen, die Arbeiten der drei DNA-Reparaturforscher einen sogar noch sehr viel konkreteren medizinischen Hintergrund als die Doppelhelix-Struktur selbst, fur die James Watson und Francis Crick zusammen mit dem Rontgenkristallographen Maurice Wilkins vor 53 Jahren den Medizin-Nobelpreis erhalten hatten. Kein Zweifel, bei der DNA-Reparatur geht es fur den Menschen zuvorderst um Krankheiten- um Krebs an vorderster Stelle.
Nobelpreisträger 2015: Tomas Lindahl
Als blutjunger Post-Doc, es war in den sechziger Jahren, stellte Thomas Lindahl damals in Princeton die entscheidende Frage. Es war die Zeit, als quasi alle Genforscher vom „Lebensfaden“ DNA sprachen, als handele es sich um eine Art perfektionierte Lochkarte in den Zellen. Warum, fragte Lindahl, sollte ausgerechnet die nur Bruchteile eines Millionstel Millimeters dunne und wild zu Chromosomen aufgerollte DNA so stabil sein wie ein Stahlseil? Mit der RNA, einem ganz ähnlich aufgebauten und nahe verwandten Lebensmolekul in den Zellen hatte Lindahl Experimente zur Stabilität durchgefuhrt. Sein Fazit: Entlang der DNA mogen die Buchstaben des Lebens wie Perlen auf der Kette aufgereiht und systematisch zu den Bauanleitungen des Korpers – die Gene – geordnet sein, unzerstorbar jedenfalls sind die Fäden nicht. Im Gegenteil: Jeden Tag, hat Lindahl hochgerechnet, durften Tausende von potentiellen Schäden Tausende von Schäden an unserer Erbsubstanz auftreten – sei es durch Hitze, durch den aggressiven Ultraviolettanteil der Sonnenstrahlen oder durch die Einwirkung von Chemikalien.
Nobelpreisträger 2015: Aziz Sancar
Zuruck am Karolinska-Institut in Stockholm machte sich Lindahl in den siebziger Jahren daran, die Teile jenes molekularen Apparates zu finden, die das tägliche Gemetzel an der DNA ausbugeln. Er entdeckte, dass die Glykosylasen in den Zellen entscheidend sind fur die ersten Schritte der „Basenexzisionsreparatur“ – dem Ausschneiden der Fehlersequenz im Gen und der anschließenden Ersatz einzelner Bausteine. Im Jahr 1996 schaffte Lindahl es schließlich, DNA-Reparatur zum erstmals im Reagenzglas zu simulieren. Heute ist er am Francis Crick Institute and Clare Hall Laboratory in Hertfordshire tätig.
Damit war allerdings der Werkzeugkasten der Natur keineswegs vollständig. Aziz Sancar, der in Istanbul ausgebildete und bald von der Yale University und später von der University of North Carolina in Chapel Hill, North Carolina engagierte Mediziner, entdeckte, dass im Zuge der Evolution in unseren Zellen ein ganz spezielles Reparaturset fur Strahlenschäden eingerichtet wurde. Eins, das dafur sorgt, dass die Schäden an der DNA, die durch Ultraviolettstrahlen haufenweise entstehen und bei Nichtgelingen am Ende etwa zu Hautkrebs fuhren, im Hellen – gewissermaßen im Schatten – beseitigt werden- die Photolyase ist das entscheidende Enzym, das die Zellen dafur benotigen. Und schließlich ein zweites System, das auch bei Dunkelheit Fehlerquellen im Erbfaden ausmerzt.
Nobelpreisträger 2015: Paul Modrich
Jedem Biologen und Mediziner war damals längst klar, es war Mitte der achtziger Jahre, dass Leben dauerhaft und Jahrzehnte lang krankheitsfrei nur moglich ist, wenn wenigstens die Reparaturmechanismen annähernd perfekt funktionieren. Was noch fehlte im Handwerkszeug der Natur war ein Mechanismus, der auch die bei den Abermillionen täglicher Zellteilungen unvermeidlichen DNA-Kopierfehler neutralisiert. Der DNA-Text muss noch während er verfielfältigt wird, quasi im Online-Betrieb luckenlos gecheckt und korrigiert werden. Fur die Entschlusselung dieser Maschinerie war Paul Modrich von der Duke University School of Medicine eine treibende Kraft. Die „Mismatch“-Reparatur sorgt dafur, wie es das Nobelkomitee in seinem wunderbaren Unterrichtsmaterial jetzt schreibt, dass „unser Genom während der Zellteilung nicht kollabiert“.
Computermodell der DNA-Doppelhelix.
Kaum ein Satz in der Begrundung des Nobelkomitees konnte besser beschreiben, weshalb DNA-Reparatur sehr direkt mit der Existenz dessen verknupft ist, was wir Gesundheit nennen. Als der herausragende amerikanische Krebsforscher Bert Vogelstein vor knapp einem Jahr die Welt mit der experimentellen Erkenntnis schockierte, dass vermutlich die meisten Krebsfälle aus zufällig entstandenen DNA-Schäden resultieren, war jedem klar: Auch die fein orchestrierte DNA-Reparatur ist alles andere als perfekt und steht am Anfang vieler gefurchteter Leiden. Mehr noch: Ein allzu perfektes System wäre am Ende sogar kontraproduktiv. Denn nur Veränderung, molekulare Fehler also – dauerhafte Genmutation – hält das Rad der Evolution am Leben.
Nobelpreis für Chemie geht nach Schweden und Amerika
So steht die DNA-Reparatur als elementares Prinzip ganz zentral zwischen dem Gelingen und Scheitern des Lebens. Geradezu fahrlässig reduktionistisch erscheint es deshalb, die DNA-Reparatur auf die biochemischen Prozesse zu reduzieren. Sie wäre die geradezu ideale Ergänzung zum Jahrhundert-Medizin-Nobelpreis fur die DNA-Doppelhelix gewesen, und sie hätte dazu die außerordentliche Rolle unterstrichen, die dem „Wohlergehen“ des Genoms in der heutigen Medizin zukommt.
Nobelpreisträger von 1901 bis heuteInteraktiv