Musik unterstützt gynäkologische Eingriffe

Else-Kröner-Fresenius-Stiftung fördert gemeinsames Projekt von Psychologen und Gynäkologen

12.12.2016 – Psychologen und Mediziner der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und des Universitätsklinikums Düsseldorf (UKD) untersuchen zusammen mit Kollegen des HELIOS-Universitätsklinikums Wuppertal, welche positiven Einflüsse eine begleitende Musiktherapie bei gynäkologischen Eingriffen hat. Das interdisziplinäre Forschungsprojekt „POLKA und LIMBO – Der Einfluss von Musikbegleittherapie bei gynäkologischen Maßnahmen“ wird nun von der Else-Kröner-Fresenius-Stiftung für zwei Jahre mit insgesamt rund 130.000 Euro gefördert. 

In der Frauenklinik der UKD liegt eine Patientin am Wehenschreiber (CTG), während die Geburt ihres Kindes eingeleitet wird. Über Kopfhörer hört sie die beruhigenden Klänge von ‚Air‘ von Johann Sebastian Bach. „Wir nutzen Musik, um bei den Patientinnen während des Einleitungsprozesses – welcher oft lange und nervenaufreibend sein kann – die Angst und Anspannung vor der bevorstehenden Geburt zu lindern“, so Psychologin Dr. rer. nat. Nora Schaal vom Institut für Experimentelle Psychologie der HHU.

Bereits in anderen medizinischen Feldern wie der Kardiologie oder der Zahnmedizin hat sich gezeigt, dass Patienten von einer die Behandlung begleitende Musiktherapie profitieren. Eine solche Intervention kann Ängste, Stress und Schmerzen lindern und erhöht somit die Zufriedenheit der Patienten. In einer neuen Studienreihe soll nun untersucht werden, in wieweit eine Musiktherapie auch positive Einflüsse bei gynäkologischen Eingriffen haben kann.

Bei den Studien in der Frauenklinik haben die Patientinnen die Möglichkeit, Musik aus vier verschiedenen Genres (Klassik, Jazz, Meditation und Lounge) zu wählen. Die Musik wird ihnen dann an bestimmten Zeitpunkten der Geburtseinleitung oder während eines operativen Eingriffs über Kopfhörer präsentiert.

Ein interdisziplinäres Team um Dr. Nora Schaal, Dr. Philip Hepp (Frauenklinik des HELIOS-Universitätsklinikums Wuppertal) und Prof. Dr. Tanja Fehm (Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe des UKD) haben sich dazu zur interdisziplinären „MAGIC-Group“ (Music And Gynecology – Investigating Clinical effects) zusammengeschlossen. Sie wollen das Angst-, Stress- und Schmerzerleben während Port-Katheter-Operationen (POLKA-Studie) und während einer Geburtseinleitung (LIMBO-Studie) anhand subjektiver und objektiver Parameter bestimmen. Darüber hinaus erheben sie, in wieweit die begleitende Musikintervention eine positive Auswirkung auf den medizinischen Ausgang der Behandlungen hat.
Langfristige Hoffnung ist es, dass die Musikbegleittherapie als effektive und kostengünstige Ergänzung in den klinischen Alltag in der Frauenheilkunde eingeführt werden kann.

Else-Kröner-Fresenius-Stiftung (EKFS) 

Die Else Kröner-Fresenius-Stiftung dient der Förderung medizinischer Wissenschaft und unterstützt medizinisch-humanitäre Hilfsprojekte. Ein Schwerpunkt der EKFS ist es, junge Antragsteller auf dem Weg zu wissenschaftlicher Selbstständigkeit zu fördern.
Die Stiftung fördert die POLKA- und LIMBO-Studie für die kommenden zwei Jahre mit einem Betrag von 128.904 Euro.

Dr.rer.nat. Arne Claussen
Stabsstelle Presse und Kommunikation
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
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40225 Düsseldorf
Tel.:   49 211 81-10896
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Induktive Metaphysik: Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt neue Forschergruppe an der Universität zu Köln

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet eine neue Forschergruppe an der Universität zu Köln ein. Dies beschloss der Senat der DFG im Rahmen seiner Wintersitzung in Bonn. Die in der Philosophie angesiedelte Forschergruppe „Induktive Metaphysik“ um Professor Dr. Andreas Hüttemann beschäftigt sich mit Fragen, die die grundlegende Struktur der Wirklichkeit und die Rolle des Menschen in ihr betreffen. Dazu zählen auch Fragen danach, was Eigenschaften, Naturgesetze oder Kausalität sind, sowie Fragen, die das Verhältnis von Körper und Geist oder den Zusammenhang von Determinismus und Freiheit betreffen. Die neu eingerichtete Forschergruppe „Induktive Metaphysik“, die auf die Standorte Bonn, Dortmund, Düsseldorf, Köln und Münster verteilt ist, zielt darauf ab, ein neues Verständnis der Natur und der Methodologie der Metaphysik zu entwickeln. Insbesondere wird angenommen, dass empirische Prämissen, zum Beispiel aus den Naturwissenschaften, und induktive Schlussweisen, etwa der Schluss auf die beste Erklärung, eine wichtige Rolle bei der Beantwortung dieser Fragen spielen sollten. 

Der Forschungsverbund ermöglicht es den beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, sich aktuellen und drängenden Fragen des Fachgebiets zu widmen und innovative Arbeitsrichtungen zu etablieren. Die maximale Förderdauer von Forschergruppen beträgt zweimal drei Jahre. In der ersten Förderperiode erhalten die sieben neuen Gruppen insgesamt rund 17 Millionen Euro. 

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NASA Shares the Universe on Pinterest and GIPHY

Credits: NASA

NASA on Pinterest

NASA on Giphy

NASA now is sharing its best images on official Pinterest and GIPHY accounts, providing visitors an out-of-this-world journey through animated GIFs and images of Earth and beyond.

On Pinterest, NASA is posting new and historic images and videos, known as pins, to collections called pinboards. This social media platform allows users to browse and discover images from across NASA’s many missions in aeronautics, astrophysics, Earth science, human spaceflight, and more, and pin them to their own pinboards. Pinboards are often used for creative ideas for home decor and theme-party planning, inspiration for artwork and other far-out endeavors. 

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NASA also is now on GIPHY, a database and search engine of animated images in GIF format. Users can download and share the agency’s creations on their own social media accounts, and can be used to create or share animated GIFs to communicate a reaction, offer a visual explanation, or even create digital works of art. These GIFs are accessible directly from the Twitter app. Just tap or click the GIF button in the Twitter tool bar, search for NASAGIF, and all NASA GIFs will appear for sharing and tweeting.

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Startschuss für die "Palestinian-German Science Bridge"

Jülich, 8. Dezember 2016 – Das Forschungszentrum Jülich weitet seine Zusammenarbeit mit Palästina aus. Im Rahmen eines dreitägigen Workshops wurde am Donnerstag in Jülich die "Palestinian-German Science Bridge" (PGSB) offiziell gegründet. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 2,5 Millionen Euro geförderte Projekt dient dazu, in den nächsten fünf Jahren zwischen dem Forschungszentrum, seinen deutschen Partneruniversitäten und palästinensischen Hochschulen ein gemeinsames Forschungs- und Promotionsprogramm aufzubauen.

Brachten die „Palestinian-German Science Bridge“ offiziell auf den Weg: (v.l.) Prof. Marwan Awartani, Präsident der Palestine Academy for Science and Technology (PALAST), der Jülicher Vorstandsvorsitzende Prof. Wolfgang Marquardt, Thomas Rachel, Parlamentarischer Staatssekretär im Bundesforschungsministerium, Prof. Imad Khatib, Generalsekretär von PALAST, und Prof. Ghaleb Natour, Direktor des Jülicher Zentralinstituts für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA).
Copyright: Forschungszentrum Jülich

"Das BMBF möchte mit dem Projekt die Mobilität palästinensischer Studierender, Promovierender und Forschender fördern und ihnen Zugang zu internationalem wissenschaftlichen Austausch und Netzwerken ermöglichen. So geben wir jungen, hochqualifizierten Menschen in Palästina eine Perspektive", sagte Thomas Rachel, Parlamentarischer Staatssekretär im Bundesforschungsministerium.

Dazu bietet die PGSB den besten palästinensischen Studierenden für den experimentellen Teil ihrer Bachelor- oder Masterarbeit die Möglichkeit zur Forschung an Jülicher Instituten an. Nach erfolgreichem Abschluss haben die Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler die Chance, am Forschungszentrum eine Doktorarbeit zu verfassen. Unterstützt vom gastgebenden Institut, können sie dann nach der Rückkehr in ihr Heimatland eine eigene Forschergruppe aufbauen. "Mit der Zusammenarbeit unterstützen wir unsere Partner dabei, die Fundamente für eine eigenständige palästinensische Wissenschafts- und Technologie-Infrastruktur zu legen", sagte Prof. Wolfgang Marquardt, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums. Erfolgreiche Doktoranden hätten natürlich auch Chancen auf eine Karriere in Jülich oder an Universitäten und Forschungseinrichtungen weltweit.

Zur rund 30-köpfigen palästinensischen Delegation beim Workshop gehörten hochrangige Vertreter der palästinensischen Regierung und von neun Universitäten des Landes. Erste Kontakte zwischen dem Forschungszentrum und der AlQuds Universität in Jerusalem reichen zurück ins Jahr 2011. Bei zwei vom BMBF geförderten Workshops in den Jahren 2012 und 2015 wurden erste Konzepte für gemeinsame Bachelor-, Master- und Promotionsarbeiten entwickelt. Inzwischen haben 25 Studierende palästinensischer Universitäten an den Ferien- und Sommerschulen des Forschungszentrums teilgenommen, neun kamen zu experimentellen Praktika nach Jülich. Fünf gemeinsam betreute Masterarbeiten konnten bereits abgeschlossen werden, in diesem Jahr wurden zwei darauf aufbauende Promotionsarbeiten begonnen.

Startschuss für die "Palestinian-German Science Bridge"
Copyright: Forschungszentrum Jülich

Weitere Informationen:

Nachwuchsförderung im Forschungszentrum Jülich

Ansprechpartner:

Prof. Ghaleb Natour
Zentralinstituts für Engineering, Elektronik und Analytik 
Bereich Engineering und Technologie (ZEA-1)
Tel.: 02461 61-5045
E-Mail: g.natour@fz-juelich.de

Dr. Sybille Krummacher
Unternehmensentwicklung
Tel.: 02461 61-2206
E-Mail: s.krummacher@fz-juelich.de

Pressekontakt:

Erhard Zeiss
Pressereferent
Tel.: 02461 61-1841
E-Mail: e.zeiss@fz-juelich.de

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Viren-RNA als Marker. Molekularer Knoten ermöglicht Abbauwege in Zellen zu verfolgen

Die Herstellung von Boten-RNA (messenger RNA, kurz: mRNA) ist ein wichtiger Schritt in der Herstellung von Proteinen in einer Zelle. In Form von mRNA werden Informationen von Genabschnitten der DNA an das Ribosom weitergereicht, wo die Eiweiße produziert werden. Doch auch der Abbau von mRNA ist von großer Wichtigkeit bei verschiedenen krankheitsrelevanten Prozessen, wie z.B. Entzündungsreaktionen des Körpers. Aufgrund ihrer Komplexität ist das Untersuchen von mRNA-Abbauwegen jedoch sehr anspruchsvoll. Forschern und Forscherinnen des Instituts für Genetik an der Universität zu Köln unter Leitung von PD Dr. Niels Gehring ist es nun gelungen, eine Methode zu erfinden, durch die der Abbau von mRNA in Zukunft deutlich einfacher untersucht werden kann. Die Forscher und Forscherinnen nutzten eine virale RNA-Sequenz, wie sie beispielsweise auch im Zika-Virus vorkommt, um mRNA zu markieren und ihren Abbau zu verfolgen. Mit Hilfe der neuen Methode konnten in der Studie verschiedene grundlegende und krankheitsrelevante RNA-Abbauwege gezielter erforscht werden. So erprobten die Forscher und Forscherinnen die neue Methode und fanden eine bisher unbekannte Schnittstelle in der mRNA des immunologischen Signalstoffs TNF-á. Auch der Abbauweg einer mutierten mRNA, die beim Menschen die Erbkrankheit â-Thalassämie verursacht, konnte untersucht werden. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht (Link: http://rdcu.be/nvrC)

Sobald eine Zelle eine mRNA nicht mehr benötigt, wird diese abgebaut. Der Abbau von mRNA in menschlichen Zellen erfolgt hauptsächlich über das Enzym XRN1. Wie ein Schredder zerlegt XRN1 dabei die mRNA unidirektional in ihre Bestandteile. Auf der Suche nach Methoden, um den Abbau durch XRN1 nachzuweisen, stießen die Autoren auf eine einzigartige RNA-Struktur: Einige Viren besitzen in ihrem Genom bestimmte Abschnitte, die den Abbau ihres Genoms durch XRN1 innerhalb der Wirtszelle verhindern. Diese Abschnitte bilden knotenartige Strukturen, die eine molekulare Barriere für XRN1 darstellen. „Durch das Einfügen dieser viralen XRN1-resistenten Strukturen können mRNA-Abbauprodukte in kultivierten menschlichen Zellen sichtbar gemacht werden. Hierdurch sind Einblicke in Richtung, Geschwindigkeit und Art des Abbaus möglich“, beschreibt Dr. Volker Böhm, einer der Erstautoren der Studie.

Die Autoren der Studie erprobten ihre neue Methode an einer mRNA, die für die Herstellung der immunologischen Signalstoffe TNF-á und Interleukin-6 zuständig ist. Beide Stoffe spielen eine wichtige Rolle in der Immunantwort des Körpers bei Krankheiten. Die Herstellung dieser Genprodukte in der Zelle muss genau kontrolliert werden, damit wichtige Komponenten der Zelle in der richtigen Menge und zur richtigen Zeit zur Verfügung stehen: richtige Abwehrmaßnahmen müssen zeitnah eingeleitet werden, nach erfolgreicher Arbeit aber auch wieder abgestellt werden. Die mRNAs der immunologischen Signalstoffe TNF-á und Interleukin-6 unterliegen einer solchen strengen Kontrolle über mRNA-Abbau. „Die Analyse des regulierenden Abschnitts der TNF-á mRNA durch diese Methode ermöglichte die Identifizierung einer bisher unbekannten internen Schnittstelle, die zum Abbau dieser mRNA beiträgt“, berichtet Jennifer Gerbracht, weitere Erstautorin der Studie. Dies könnte dabei helfen, neue Erkenntnisse über die Stabilität der mRNAs von TNF-á und Interleukin-6 zu erhalten, wodurch Entzündungsreaktionen des Organismus besser verstanden werden könnten.

Wie mit einem molekularen Baukasten kann die virale Struktur in beliebige mRNAs eingebaut werden. Dies nutzten die Autoren der Studie, um auch weitere RNA-Abbaumechanismen zu charakterisieren. Kontrolle der Genexpression durch microRNAs (miRNAs) ist ein wichtiger Regulationsmechanismus der Zelle und ein Gegenstand intensiver Forschung in der Molekular- und Zellbiologie. Auch dieser RNA-Abbauweg konnte mithilfe der neuen Methode untersucht werden.

Seit vielen Jahren beschäftigt sich das Labor von Niels Gehring mit dem Nonsense-vermittelten mRNA-Abbau (Nonsense-mediated mRNA decay, NMD), einem wichtigen Kontrollmechanismus der Zelle. Dabei werden fehlerhafte mRNAs erkannt und abgebaut und somit die Produktion verkürzter und potentiell schädlicher Genprodukte verhindert. Was im Normalfall eine Schutzfunktion der Zelle darstellt, kann beim Auftreten bestimmter Mutationen zu Problemen führen: Bei der genetisch vererbbaren Krankheit â-Thalassämie führt eine Mutation dazu, dass die mRNA eines der Bestandteile des Blutfarbstoffs Hämoglobin abgebaut wird, was zu chronischer Blutarmut führt. Mithilfe der neuen Methode wurden in dieser Studie mRNAs untersucht, die eine â-Thalassämie verursachende Mutation enthalten. Dadurch konnten neue Erkenntnisse über den Ablauf der Erkennung und des Abbaus solcher fehlerhafter mRNAs gewonnen werden.

„Bisher wurde der Abbau von mRNA nur von wenigen Labors untersucht, vermutlich, weil die vorhandenen Methoden äußerst anspruchsvoll und in ihrer Aussagekraft beschränkt waren. Durch unsere Arbeit wird die Analyse des RNA-Abbaus deutlich vereinfacht, denn sie führt schnell zu quantitativen Ergebnissen.“, sagt PD Dr. Niels Gehring, Seniorautor der Studie. Er fügt hinzu: „Im Moment verwenden wir die Methode bereits erfolgreich in unserem Labor, um weitere Fragestellungen der RNA-Forschung zu bearbeiten. Wir sind uns sicher, dass unsere Arbeit auch anderen biologischen und medizinischen Arbeitsgruppen nützt, um die molekularen Details des mRNA-Abbaus zu erforschen.“

Kontakt: PD Dr. Niels Gehring

E-Mail: niels.gehring@uni-koeln.de
Tel.. 0221/470-3873 

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Leibniz-Preise 2017: DFG zeichnet drei Wissenschaftlerinnen und sieben Wissenschaftler aus

Wichtigster deutscher Forschungsförderpreis / Je 2,5 Millionen Euro für herausragende Arbeiten aus allen Wissenschaftsgebieten / Verleihung am 15. März 2017 in Berlin

Die neuen Trägerinnen und Träger des wichtigsten Forschungsförderpreises in Deutschland stehen fest: Der Hauptausschuss der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erkannte heute in Bonn drei Wissenschaftlerinnen und sieben Wissenschaftlern den Leibniz-Preis 2017 zu. Sie waren zuvor vom zuständigen Nominierungsausschuss aus 134 Vorschlägen ausgewählt worden. Von den zehn neuen Preisträgerinnen und Preisträgern kommen jeweils drei aus den Naturwissenschaften und den Geistes- und Sozialwissenschaften sowie jeweils zwei aus den Lebenswissenschaften und den Ingenieurwissenschaften. Alle zehn Ausgezeichneten erhalten ein Preisgeld von jeweils 2,5 Millionen Euro. Diese Gelder können sie bis zu sieben Jahre lang nach ihren eigenen Vorstellungen und ohne bürokratischen Aufwand für ihre Forschungsarbeit verwenden. Verliehen werden die Leibniz-Preise 2017 am 15. März in Berlin.

Den „Förderpreis im Gottfried Wilhelm Leibniz-Programm“ der DFG für das Jahr 2017 erhalten:

·         Professor Dr. Lutz Ackermann, Organische Molekülchemie, Georg-August-Universität Göttingen

·         Professor Dr. Beatrice Gründler, Arabistik, Freie Universität Berlin

·         Professor Dr. Ralph Hertwig, Kognitionspsychologie, Max-Planck-Institut für Bildungsforschung, Berlin

·         Professor Dr. Karl-Peter Hopfner, Strukturbiologie, Ludwig-Maximilians-Universität München

·         Professor Dr. Frank Jülicher, Theoretische Biophysik, Max-Planck-Institut für Physik komplexer technischer Systeme, Dresden

·         Professor Dr. Lutz Mädler, Mechanische Verfahrenstechnik, Universität Bremen

·         Professor Dr. Britta Nestler, Materialwissenschaft, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

·         Professor Dr. Joachim P. Spatz, Biophysik, Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Stuttgart, und Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

·         Professor Dr. Anne Storch, Afrikanistik, Universität zu Köln

·         Professor Dr. Jörg Vogel, Medizinische Mikrobiologie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Der Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis wird seit 1986 jährlich von der DFG verliehen. Pro Jahr können bis zu zehn Preise mit einer Preissumme von jeweils 2,5 Millionen Euro verliehen werden. Mit den zehn Preisen für 2017 sind bislang insgesamt 348 Leibniz-Preise vergeben worden. Davon gingen 115 in die Naturwissenschaften, 101 in die Lebenswissenschaften, 79 in die Geistes- und Sozialwissenschaften und 54 in die Ingenieurwissenschaften. Da Preis und Preisgeld in Ausnahmefällen geteilt werden können, ist die Zahl der Ausgezeichneten höher als die der Preise. Insgesamt haben bislang 374 Nominierte den Preis erhalten, darunter 326 Wissenschaftler und 48 Wissenschaftlerinnen.

Sieben Leibniz-Preisträger haben nach der Auszeichnung mit dem wichtigsten Forschungsförderpreis in Deutschland auch den Nobelpreis erhalten: 1988 Professor Dr. Hartmut Michel (Chemie), 1991 Professor Dr. Erwin Neher und Professor Dr. Bert Sakmann (beide Medizin), 1995 Professor Dr. Christiane Nüsslein-Volhard (Medizin), 2005 Professor Dr. Theodor W. Hänsch (Physik), 2007 Professor Dr. Gerhard Ertl (Chemie) und zuletzt 2014 Professor Dr. Stefan W. Hell (Chemie).

Die Leibniz-Preisträgerinnen und -Preisträger 2017 im Kurzporträt:

Professor Dr. Lutz Ackermann (43), Organische Molekülchemie, Institut für Organische und Biomolekulare Chemie, Georg-August-Universität Göttingen

Lutz Ackermann erhält den Leibniz-Preis 2017 für seine herausragenden Leistungen auf dem Gebiet der Organischen Chemie. Seine internationale Reputation gründet insbesondere auf seinen Forschungsarbeiten zur katalytischen Aktivierung von Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen. Diese in allen organischen Stoffen vorkommenden Bindungen sind in der Regel äußerst reaktionsträge und lassen sich nur sehr schlecht und häufig unselektiv transformieren. Die von Ackermann und seinen Mitstreitern entwickelten Verfahren haben grundlegend neue und ressourcenschonende Herstellungswege für wichtige chemische Produkte, darunter Wirkstoffe, Agrochemikalien und Feinchemikalien, ermöglicht. Durch weitere Arbeiten schuf Ackermann zudem neue Konzepte für eine umweltschonende Synthesechemie.

Lutz Ackermann studierte in Kiel Chemie, nach Stationen in Rennes und Mülheim/Ruhr wurde er an der Universität Dortmund promoviert. Als Postdoktorand forschte er in Berkeley, von wo er 2003 als Leiter einer DFG-geförderten Emmy Noether-Nachwuchsgruppe nach München ging. Seit 2007 hat Ackermann seinen jetzigen Lehrstuhl in Göttingen inne und leitet dort seit 2015 das Institut für Organische und Biomolekulare Chemie. Ackermann gehört zu den weltweit am häufigsten zitierten Wissenschaftlern seines Fachbereichs.

Professor Dr. Beatrice Gründler (52), Arabistik, Seminar für Semitistik und Arabistik, Freie Universität Berlin

Für ihre Studien zur Vielstimmigkeit der arabischen Poesie und Kultur erhält Beatrice Gründler den Leibniz-Preis. Bereits zu einem frühen Zeitpunkt ihrer wissenschaftlichen Laufbahn wendete sie sich dem Medium der Schrift in ihrer grundlegenden Bedeutung für die arabischen Traditionen zu, so in ihrem Buch „The Development of the Arabic Sricpt“ (1993). Schließlich entwickelte sie anhand ihrer Forschungen eine komplexe Mediengeschichte der arabischen Welt, die von der Einführung des Papiers bis zum Buchdruck und darüber hinaus reicht – Gründler selbst spricht in diesem Zusammenhang von einer „Arabic book revolution“. Mit ihrem seit 2015 durchgeführten Pilotprojekt einer digitalen kritischen und kommentierten Edition des „Kalila wa-Dimna“ erschloss Gründler Text-, Entstehungs- und Wirkungsgeschichte jener Fabelsammlung, die als eine der frühesten arabischen Prosaschriften und als zentraler Text der arabischen Weisheitsliteratur gilt. Die Begegnungen arabischer und europäischer Wissenstraditionen, die Gründler in ihren Arbeiten erforscht, praktiziert sie in der Weise ihres Arbeitens auf vorbildliche Weise selbst – auch deshalb sind ihre Forschungsarbeiten so wichtig.

Beatrice Gründler studierte in Straßburg, Tübingen und Harvard, wo sie 1995 auch promoviert wurde. Nach einer Zwischenstation am Dartmouth College lehrte sie ab 1996 an der Yale University, zunächst als Assistenzprofessorin, seit 2002 als Professorin für arabische Literatur. 2014 kehrte sie nach Deutschland zurück, wo sie seitdem an der Freien Universität Berlin forscht. 

Professor Dr. Ralph Hertwig (53), Kognitionspsychologie, Fachbereich Adaptive Rationalität, Max-Planck-Institut für Bildungsforschung, Berlin

Ralph Hertwig wird mit dem Leibniz-Preis 2017 für seine wegweisenden Arbeiten auf dem Gebiet der Psychologie des menschlichen Urteilens und Entscheidens ausgezeichnet. Sie erweitern unser Verständnis der Möglichkeiten und Grenzen menschlicher Rationalität. Hertwig erforscht, mit welchen Strategien Menschen angesichts begrenzten Wissens, begrenzter kognitiver Ressourcen und oft begrenzter Zeit trotzdem gute Entscheidungen treffen und ihr Handeln organisieren. Wesentlich ist dabei die Einsicht, warum in der Begrenzung auch eine Stärke liegt, wie also adaptive Heuristiken als einfache Faustregeln zur Problemlösung in einer unsicheren Welt ebenso wirksam sein können wie komplexe Optimierungsmodelle. Ein weiterer bedeutender Beitrag Hertwigs zur Entscheidungsforschung ist die Unterscheidung zwischen erfahrungsbasierten und beschreibungsbasierten Einschätzungen von Risiken. Sie macht nachvollziehbar, dass etwa die dramatischen Konsequenzen des Klimawandels in der Bevölkerung systematisch unterschätzt werden, weil zwar zur Beschreibung des Problems umfassende Informationen vorliegen, eigene alltägliche Erfahrungen – die Menschen ihren Entscheidungen in erster Linie zugrunde legen – hingegen kaum.

Ralph Hertwig ist seit 2012 Direktor am Max-Planck-Institut für Bildungsforschung in Berlin, wo er den Forschungsbereich Adaptive Rationalität leitet. Hertwig begann seine wissenschaftliche Laufbahn 1995 am Max-Planck-Institut für Psychologische Forschung in München, 1997 wechselte er an das Max-Planck-Institut in Berlin. Von 2000 bis 2002 war er Research Fellow an der Columbia University. 2003 habilitierte sich Hertwig an der Freien Universität Berlin, 2005 erhielt er einen Ruf als Professor für Kognitionswissenschaft und Entscheidungspsychologie an der Universität Basel, von wo aus er auf seine jetzige Position wechselte. 

Professor Dr. Karl-Peter Hopfner (48), Strukturbiologie, Abteilung Biochemie – Genzentrum, Ludwig-Maximilians-Universität München

Karl-Peter Hopfner erhält den Leibniz-Preis für seine herausragenden strukturbiologischen und genombiologischen Arbeiten, mit denen er wegweisende Beiträge auf dem Gebiet der DNA-Reparatur und der zellulären Erkennung fremder Nukleinsäuren geleistet hat. Hopfners Forschungsarbeiten fokussierten sich auf die molekularen Mechanismen von Multiproteinkomplexen, die in der Erkennung geschädigter oder viraler Nukleinsäuren eine wichtige Rolle spielen. Diese Erkennungsprozesse sind für den Schutz des Genoms von zentraler Bedeutung, so zählen Fehler in der Erkennung und Reparatur zu den Hauptgründen für die Krebsentstehung. Darauf aufbauend hat Hopfner entscheidende Arbeiten zur DNA-Doppelstrangbruchreparatur geleistet und in den vergangenen Jahren den Mechanismus des zentralen MRN-Komplexes Mre11-Rad50-Nbs1, eines Sensors für DNA-Schäden, entschlüsselt. Darüber hinaus konnte er substanziell zur Beantwortung der Frage beitragen, wie zelluläre Sensoren des angeborenen Immunsystems bei Infektionen virale oder bakterielle Nukleinsäuren erkennen. Dabei müssen die Sensoren zwischen eigener und fremder RNA unterscheiden.

Karl-Peter Hopfner studierte Biologie in Regensburg und im amerikanischen St. Louis. Seine Promotionszeit verbrachte er am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried in der Gruppe des Nobelpreisträgers Robert Huber. Als Postdoc arbeitete er zwischen 1999 und 2001 am Scripps Research Institute in La Jolla, bevor er als Tenure-Track-Professor an das Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität in München kam. Dort ist er seit 2007 als ordentlicher Professor tätig.

Professor Dr. Frank Jülicher (51), Theoretische Biophysik, Max-Planck-Institut für Physik komplexer technischer Systeme, Dresden

Mit Frank Jülicher wird ein weltweit führender Wissenschaftler im Bereich der Biophysik mit dem Leibniz-Preis ausgezeichnet, der es versteht, universelle physikalische Prinzipien in der komplexen Welt der lebenden Materie herauszuarbeiten. Bereits seine frühen Arbeiten zur Physik des Hörens und zur Mechanik der Zellen erregten Aufsehen. Mit seiner Erforschung der aktiven Materie – deren Bausteine autonome Aktivität zeigen, wie etwa molekulare Motoren, die eine wesentliche Rolle bei der Zellbewegung und -teilung spielen – hat Jülicher ein neues Forschungsfeld eröffnet. Dieses wirft viele grundlegende Fragen der Physik des Nichtgleichgewichts auf und hat zugleich zahlreiche neue Anwendungen wie auch biomimetisches Design inspiriert. Gemeinsam mit französischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern erarbeitete der Biophysiker die Grundlagen der Dynamik aktiver Materie, indem er eine allgemeine hydrodynamische Theorie der aktiven Materie formulierte. In neuester Zeit wendete sich Jülicher der Kontrolle und Organisation von Zellen in Gewebe zu. Mit seinen grundlegenden Arbeiten trägt er zum Verständnis der Selbstorganisation von Zellen in Gewebe bei. Sie ist bisher weitgehend unverstanden und sowohl für die Entwicklungsbiologie als auch für die medizinische Anwendung von größter Bedeutung.

Frank Jülicher studierte in Stuttgart und Aachen Physik, wurde 1994 an der Universität zu Köln promoviert und forschte im Anschluss daran zwei Jahre in den USA und in Kanada. Danach arbeitete er in Paris mit führenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im Bereich der weichen Materie und der Biophysik zusammen und habilitierte sich 2000 an der Universität Paris VII. Seit 2002 ist Jülicher Direktor am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden und Professor für Biophysik an der Technischen Universität Dresden.

Professor Dr. Lutz Mädler (45), Mechanische Verfahrenstechnik, Stiftung Institut für Werkstofftechnik (IWT) und Fachbereich Produktionstechnik, Universität Bremen

Für seine bahnbrechenden Arbeiten zur gezielten reaktiven Bildung von Nanopartikeln aus der Gasphase sowie zu deren Wirkung auf lebende Materie wird Lutz Mädler der Leibniz-Preis zuerkannt. Er entwickelte eine verbesserte Variante der Flammensprühpyrolyse zur kostengünstigen Synthese von Nanopartikeln. Dabei werden organische Verbindungen thermochemisch gespalten. Seine Arbeiten machten die Flammensprühpyrolyse für die Industrie nutzbar. Später konnte Mädler diese Pyrolysetechnik weiterentwickeln, indem er das Tröpfchen-Explosions-Phänomen in Flammensprays und seine Auswirkungen auf die Materialsynthese aufdeckte. Mädler beschäftigte sich aber nicht nur mit der maßgeschneiderten Synthese von Nanopartikeln, sondern untersuchte zudem, inwiefern diese Partikel giftig für den menschlichen Körper sind. Dies ist deshalb bedeutsam, weil viele Anwendungen, etwa in Lacken, Textilien oder Zahnfüllungen, unmittelbare Auswirkungen auf den Menschen haben. Mädler konnte zeigen, dass durch die Wechselwirkungen von synthetischen Nanopartikeln mit biologischem Gewebe reaktive Sauerstoffspezies entstehen, die unerwünschte Reaktionen auslösen können.

Lutz Mädler studierte zunächst Technische Physik an der Technischen Hochschule Zwickau und anschließend Verfahrenstechnik an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg, wo er 1999 auch promoviert wurde. Seine Habilitationszeit verbrachte er an der ETH Zürich, danach war er, mit einem DFG-Stipendium ausgestattet, Senior Researcher an der University of California, Los Angeles. 2008 wurde Mädler an die Universität Bremen berufen.

Professor Dr. Britta Nestler (44), Materialwissenschaft, Institut für Angewandte Materialien – Computational Materials Science, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Britta Nestler erhält den Leibniz-Preis 2017 für ihre maßgeblichen, international anerkannten Forschungsarbeiten in der computergestützten Materialforschung und zur Entwicklung neuer Materialmodelle mit multiskaligen und multiphysikalischen Ansätzen. Nestlers Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass sie äußerst flexible und leistungsfähige Simulations­umgebungen zur Mikrostruktursimulation von Materialien und Werkstoffen für den Einsatz auf Höchstleistungsrechnern entwickelt. Grundlage hierfür sind Nestlers quantitative Modelle für die Beschreibung von Mehrkomponentensystemen. Damit konnte sie bei der thermomechanischen Simulation von Werkstoffen oder auch bei der Simulation von Erstarrungsvorgängen eine neue Qualität der Mikrostrukturrepräsentation erzielen und so die Vorgänge erstmals durch realistische 3-D-Simulation wiedergeben. Mit ihrer kreativen Anwendung und Weiterentwicklung der Phasenfeldmethode hat Nestler herausragende grundlagenwissenschaftliche Erkenntnisse erzielen können, die auch große praktische Relevanz haben. Ihre Simulationsrechnungen helfen etwa bei der Vorhersage der Rissausbreitung in Konstruktionswerkstoffen wie Bremsscheiben und ermöglichen so, deren Lebensdauer zu verlängern.

Britta Nestler studierte Physik und Mathematik in Aachen, wo sie auch promovierte. Forschungsaufenthalte führten sie ins englische Southampton und nach Paris. Im Jahre 2001 trat Nestler eine Professur an der Fakultät für Informatik der Hochschule Karlsruhe an, 2009 übernahm sie ihren jetzigen Lehrstuhl am KIT.

Professor Dr. Joachim P. Spatz (47), Biophysik, Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Stuttgart, und Physikalisch-Chemisches Institut, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Joachim Spatz wird für seine herausragenden Forschungen an der Grenze von Materialwissenschaft und Zellbiophysik mit dem Leibniz-Preis ausgezeichnet. Seine Forschungen beschäftigen sich mit der Zelladhäsion, also der Haftung und Bindung von Zellen aneinander und auf Oberflächen. Dank einer beispielhaften experimentellen Herangehensweise ist es ihm gelungen, präzise Einblicke in die Kontrolle der Zelladhäsion bis hin zu den physiologischen Prozessen zu gewinnen. Dazu hat Spatz durch den Einsatz von künstlichen, molekular strukturierten Grenzflächen mögliche Wechselwirkungen auf ein Minimum an molekularen Komponenten reduziert. Die wissenschaftliche Leistung von Joachim Spatz besteht darin, dass er mithilfe origineller materialwissenschaftlicher und physikalischer Konzepte die Kommunikationsmechanismen zwischen Zellen auf neuartige Weise untersuchen kann. Mit diesen Mitteln konnte er auch aufklären, wie der molekulare Mechanismus der kollektiven Zellmigration bei der Schließung von Wunden funktioniert.

Joachim Spatz studierte in Ulm und an der Colorado State University Physik, schloss in Ulm seine Promotion in Makromolekularer Chemie ab und habilitierte sich ebenfalls dort mit einem Thema zur Mechanik von Zellen. Seit 2000 ist er Professor für Biophysikalische Chemie in Heidelberg. 2004 wurde er zum Direktor am Max-Planck-Institut für Metallforschung, dem jetzigen Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, in Stuttgart berufen. Seit 2008 hat er zudem eine Gastprofessur für Molekulare Zellbiologie am Weizmann-Institut in Rehovot in Israel inne.

Professor Dr. Anne Storch (48), Afrikanistik, Institut für Afrikanistik und Ägyptologie, Universität zu Köln

Der Leibniz-Preis 2017 für Anne Storch würdigt eine höchst innovative und weltweit renommierte Afrikanistin, die mit ihren bahnbrechenden Arbeiten zu einer weitreichenden Neuausrichtung ihres Faches beigetragen hat. So hat Storch der Afrikanistik in Anlehnung an Fragestellungen und Methoden aus der Kulturanthropologie und den Sozialwissenschaften in Theorie und Praxis neue thematische und methodische Dimensionen erschlossen. In exemplarischen Untersuchungen hat sie zudem gezeigt, wie sprachwissenschaftlich fundierte Analysen in interdisziplinärer Öffnung für ein kulturanthropologisches Verständnis des gegenwärtigen Afrika fruchtbar gemacht werden können. Besonders bedeutsam war etwa Storchs Studie über Tabus und Geheimsprachen in Zentralafrika aus dem Jahre 2011, die sprachwissenschaftliche Beobachtungen so beschreibt, dass sie in komplexe soziologische Beschreibungen von Machtpraktiken und politischen Wirkungsmechanismen führen. Storchs in der linguistischen Sprachenbeschreibung wurzelnden und weit über diese hinauswachsenden Fallstudien sind international zu Modellstudien für eine moderne und selbstkritische Afrikanistik geworden.

Anne Storch ist seit 2004 Professorin für Afrikanistik in Köln. Sie wurde in Frankfurt/Main und Mainz in Anthropologie, Afrikanistik, Orientalistik und Archäologie ausgebildet. Von 2006 bis 2009 stand sie dem Fachverband Afrikanistik, der Vereinigung der Afrikawissenschaften in Deutschland, vor. Seit 2014 ist sie Präsidentin der International Association for Colonial and Postcolonial Linguistics.

Prof. Dr. Jörg Vogel (49), Medizinische Mikrobiologie, Institut für Molekulare Infektionsbiologie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Mit Jörg Vogel wird einer der weltweit führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Ribonukleinsäure-Biologie mit dem Leibniz-Preis geehrt. Er erhält die Auszeichnung für seine wegweisenden Beiträge zum Verständnis regulatorischer RNA-Moleküle in der Infektionsbiologie. Vogel erkannte sehr früh die Bedeutung der RNA-Biochemie in Prokaryonten und leistete Pionierarbeit mit der Anwendung und Entwicklung von Hochdurchsatz-Sequenzierungsverfahren für die Analyse von RNA. Mit diesem Verfahren konnte er den Einfluss von Krankheitserregern auf die Wirtszelle verfolgen. Vogel entdeckte zudem, wie kleine, regulatorische RNA-Moleküle die Proteinsynthese und den Abbau von RNA kontrollieren. Dies trug zur Entwicklung von neuen, gentherapeutisch nutzbaren Methoden bei. Gemeinsam mit Emmanuelle Charpentier, Leibniz-Preisträgerin 2016, konnte Vogel die tracrRNA, also trans-aktivierende RNA, und ihre Funktionsweise verstehen, die eine Anwendung des CRISPR/Cas9-Systems erst ermöglicht. Vogel deckte damit allgemeine biologische Prinzipien auf, die für das Verständnis von pathogenen Mikroorganismen eine große Rolle spielen und zu neuen therapeutischen Ansätzen führen.

Jörg Vogel studierte an der Humboldt-Universität in Berlin Biochemie, wo er auch zum Thema des RNA-Spleißens in Pflanzen promovierte. Nach Postdoc-Aufenthalten in Uppsala und Jerusalem wurde er 2004 Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologe in Berlin. Seit 2009 ist er Professor an der Universität in Würzburg und leitet dort das Institut für Molekulare Infektionsbiologie. 

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Körpereigene Nanopartikel als Transporter für Antibiotika

Neue BMBF-Nachwuchsgruppe um Gregor Fuhrmann erforscht, wie Medikamente gezielt zu Krankheitserregern im Körper geschleust werden können

01.12.2016

© G. FuhrmannDr. Gregor Fuhrmann vom Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS).

Bakterien entwickeln zunehmend Resistenzen gegen die gängig eingesetzten Antibiotika – unter anderem als Folge der übermäßigen und zum Teil falschen Anwendung der Medikamente. Zudem haben Antibiotika häufig unangenehme Nebenwirkungen, da sie auch nützliche Bakterien abtöten. Der Pharmazeut Dr. Gregor Fuhrmann, Wissenschaftler am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS), möchte eine Technologie entwickeln, mit der Antibiotika im Körper gezielt zu den krankmachenden Bakterien transportiert werden. Das würde deren Wirkung verbessern und gleichzeitig die Nebenwirkungen minimieren. Für dieses Projekt erhält Fuhrmann nun im Rahmen des Programms „NanoMatFutur“ eine Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), um eine Nachwuchsgruppe aufzubauen und sein Forschungsvorhaben umzusetzen. Das HIPS ist eine gemeinsame Einrichtung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und der Universität des Saarlandes (UdS) in Saarbrücken.

Die Entdeckung des Penicillins in den 1920er Jahren war ein Meilenstein für die Behandlung bakterieller Infektionskrankheiten. In den folgenden Jahrzehnten kamen weitere Antibiotika hinzu, doch auch erste Resistenzen breiteten sich unter den Bakterien aus. Mittlerweile haben viele gängige Antibiotika ihre hohe Wirksamkeit eingebüßt, da eine Vielzahl bakterieller Erreger gegen sie resistent geworden ist. Bis zu 25.000 Menschen sterben pro Jahr allein in Europa an Infektionen mit multiresistenten Keimen. Mit einer Antibiotikabehandlung gehen außerdem meist starke Nebenwirkungen einher, etwa durch die Zerstörung der nützlichen Bakterien im Darm. Würden die Antibiotika nur die krankmachenden Bakterien erreichen, würde dies die Nebenwirkungen deutlich reduzieren und die Effizienz der Behandlung steigern. Gregor Fuhrmann, Wissenschaftler in der Abteilung „Wirkstoff-Transport“ von Prof. Claus-Michael Lehr am HIPS, möchte genau diesen Ansatz umsetzen. Dazu hat ihm das Bundesministerium für Bildung und Forschung nun eine Förderung in Höhe von 2,1 Millionen Euro über fünf Jahre zugesagt, mit der Fuhrmann die Nachwuchsgruppe „Biogene Nanotherapeutika“ ab heute einrichten wird.

„Ich bin sehr dankbar für die Möglichkeit, meine Nachwuchsgruppe am HIPS gründen zu können“, sagt Gregor Fuhrmann. „Unser Ziel ist es, ein natürliches Wirkstoffträgersystem für Antibiotika zu entwickeln, das auf sogenannten extrazellulären Vesikeln basiert.“ Diese Vesikel sind winzige Bläschen, die die Körperzellen abgeben, um gezielt mit anderen Zellen zu kommunizieren. Dabei richten sich die Vesikel nicht nur an andere Körperzellen, sondern kommen auch zur Abwehr von Bakterien zum Einsatz. Natürlicherweise enthalten die Bläschen Botenstoffe, über die Informationen weitergegeben und so physiologische Prozesse im Körper eingeleitet werden. Diesen körpereigenen Transportweg möchte Fuhrmann mit seiner neuen Nachwuchsgruppe nutzen, um antibiotische Wirkstoffe besser zu krankmachenden Bakterien zu bringen und diese so zu bekämpfen.

„Für den gezielten Wirkstofftransport mittels extrazellulärer Vesikel gibt es in der Krebs- und der regenerativen Medizin bereits erste präklinische Anwendungen, die systematische Untersuchung der Vesikel als Wirkstoffträger im Bereich von Infektionserkrankungen ist bisher aber einzigartig“, sagt Rolf Müller, geschäftsführender Direktor des HIPS. „Ich freue mich sehr darüber, dass das BMBF Gregor Fuhrmann mit der Nachwuchsgruppe die Chance gibt, dieses innovative Forschungsvorhaben umzusetzen.“

Lange Zeit glaubte man, dass die extrazellulären Vesikel nur Abfallprodukte der Zellen seien. Ihre Rolle in verschiedenen physiologischen und pathologischen Vorgängen wird erst seit einigen Jahren erforscht. Fuhrmann möchte Vesikel verschiedener Zellen isolieren, genau charakterisieren und mit antibiotischen Wirkstoffen beladen. Damit sollen sich die Vesikel dann gezielt zu Orten mit einer Infektion bewegen und die Antibiotika dort freisetzen. Die Untersuchungen erfolgen unter anderem mit modernster Echtzeitmikroskopie, die die Interaktion der Vesikel mit Bakterien sichtbar machen kann. Als mögliche Quelle für geeignete Vesikel steht am HIPS außerdem eine Vielzahl von Bakterienstämmen zur Verfügung, denn auch Bakterien nutzen die Bläschen zur Interaktion und zur Verteidigung. „Das HIPS bietet beste Voraussetzungen für das Projekt“, sagt Gregor Fuhrmann. „Die großartige Infrastruktur in Kombination mit fundiertem Fachwissen in Infektions- und pharmazeutischer Forschung macht das Institut zu einem außergewöhnlichen Wissenschaftsort in Deutschland und Europa.“

Auch Prof. Dirk Heinz, wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZI, begrüßt den Förderbescheid des BMBF: „Ich freue mich sehr darüber, dass wir am HIPS eine neue Nachwuchsgruppe einrichten und damit ein Forschungsvorhaben mit großem innovativen Potenzial für die moderne Infektionsforschung etablieren können. Zum erfolgreichen Einwerben der Förderung gratuliere ich Gregor Fuhrmann von Herzen.“

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:

Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern. www.helmholtz-hzi.de

Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland:

Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) in Saarbrücken wurde im Jahr 2009 vom HZI und der Universität des Saarlandes gemeinsam gegründet. Die Forscher suchen hier insbesondere nach neuen Wirkstoffen gegen Infektionskrankheiten, optimieren diese für die Anwendung am Menschen und erforschen, wie diese am besten zu ihrem Wirkort im menschlichen Körper transportiert werden können. www.helmholtz-hzi.de/hips

Die Universität des Saarlandes:

Die Saar-Universität ist international bekannt durch die Informatikforschung und die Nano- und Lebenswissenschaften. Allein in den Lebenswissenschaften, vor allem der Medizin, Pharmazie und Biologie sowie den Naturwissenschaften, forschen über 600 Wissenschaftler auf dem Uni-Campus in Saarbrücken. Die engen Beziehungen zu Frankreich und der Europa-Schwerpunkt sind weitere Markenzeichen. www.uni-saarland.de

Ihre Ansprechpartner:

Susanne Thiele, Pressesprecherin

susanne.thiele@helmholtz-hzi.de

Dr. Andreas Fischer, Wissenschaftsredakteur

andreas.fischer@helmholtz-hzi.de

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH

Presse und Kommunikation

Inhoffenstraße 7

D-38124 Braunschweig

Tel.:       0531 6181-1400

     0531 6181-1405 

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"Tai-Chi" in der Zelle

Jülich/Göttingen, 1. Dezember 2016 – Proteine – die universellen "Arbeitspferde" aller Zellen – sind nur dann funktionsfähig, wenn bei ihrer Herstellung die Aminosäuren genau nach Bauplan aneinandergefügt werden. Fehler in der Protein-Produktion können fatale Folgen haben und zu schweren Erkrankungen wie Krebs führen. Die "Proteinfabriken" der Zelle sind die Ribosomen. Forscher des Max-Planck-Instituts (MPI) für biophysikalische Chemie Göttingen, der Universität Göttingen und des Forschungszentrums Jülich haben erstmals mit atomarer Genauigkeit sichtbar gemacht, wie das Ribosom auf ein Signal hin zuverlässig die korrekte Aminosäure in Proteine einbaut. Ihre Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. (DOI: 10.1038/nature20560)

Um Proteine herzustellen, erzeugt die Zelle zunächst eine Arbeitskopie des entsprechenden Gen-Abschnitts der DNA – die sogenannte Boten-RNA. Das Ribosom produziert dann genau nach dieser Vorlage eine Kette von verschiedenen Aminosäuren, die zusammen ein neues Protein bilden. Nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip wird fortlaufend je einem Codon der Boten-RNA das passende Gegenstück eines Aminosäuretransporters (auch Transfer-RNA oder tRNA genannt) zugeordnet, der eine bestimmte Aminosäure anliefert. Eine entscheidende Rolle spielt dabei ein Energiespeichermolekül namens GTP. Wird es gespalten, ist das der Startschuss dafür, eine Aminosäure in die Kette einzubauen.

Bislang war unbekannt, wie das Signal, dass der richtige Aminosäure-Transporter am Kettenende angedockt hat, im Ribosom weitergeleitet wird. Offen war auch die Frage, wie das Signal an anderer Stelle im Ribosom bewirkt, dass GTP gespalten und damit die Aminosäure in das Protein eingebaut wird.

Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, zu denen auch Jun.-Prof. Gunnar Schröder vom Jülicher Institute of Complex Systems gehört, konnten jetzt erstmals offenlegen, wie der Mechanismus auf molekularer Ebene arbeitet. Sie nutzten dazu die Aminosäure Selenocystein. Die Forscher zeigten mithilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie und Computersimulationen, wie Selenocystein in einem ersten Schritt zusammen mit einem Helferprotein an das Ribosom geliefert wird. Wenn dann die Aminosäure den korrekten Platz in der Kette gefunden hat, ändert das Ribosom in einer kontrollierten Bewegung – die Forscher verglichen sie mit Tai Chi – seine Struktur. Dadurch wird das Helferprotein am Ribosom so verschoben, dass es die Spaltung des GTP auslösen kann. Das Ribosom erhält damit das Signal, Selenocystein in die Kette von Aminosäuren und damit das neue Protein einzubauen.

Die Wissenschaftler gehen nun davon aus, dass die Signalweiterleitung nicht nur bei Selenocystein so funktioniert. Weitere Experimente deuten darauf hin, dass es sich um einen universellen Mechanismus handelt, nach dem das Ribosom Aminosäuren zu Proteinen zusammensetzt.

Ribosom 1: Proteinfertigung mit atomarer Präzision: Die zelluläre Proteinfabrik, das Ribosom (links), baut die lebenswichtige Aminosäure Selenocystein (oranger Kreis) mithilfe des Helferproteins SelB (rot) in Proteine ein.
Copyright: Niels Fischer / Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Ribosom_2: Die Nadel im Heuhaufen – Mittels neuester Methoden der sogenannten Kryo-Elektronenmikroskopie konnten die Wissenschaftler auch sehr seltene, kurzlebige Strukturen der Proteinfabrik visualisieren und somit den komplexen Bewegungsablauf dieser Maschine mit atomarer Genauigkeit verfolgen.
Copyright: Niels Fischer / Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Originalveröffentlichung:

Niels Fischer, Poiotr Neumann, Lars V. Bock, Cristina Maracci, Zhe Wang, Alena Paleskava, Andrey L. Konevega, Gunnar F. Schröder, Helmut Grubmüller, Ralf Ficner, Marina V. Rodnina, Holger Stark: The pathway to GTPase activation of elongation factor SelB on the ribosome. Nature 540, 80-85 (2016), DOI: 10.1038/nature20560.
http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7631/full/nature20560.html

Weitere Informationen:

Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie

Institute of Complex Systems, Bereich Strukturbiochemie (ICS-6)

Website der Arbeitsgruppe Computergestützte Strukturelle Biologie, Forschungszentrum Jülich

Ansprechpartner:

Dr. Niels Fischer
Abteilung Strukturelle Dynamik, Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
Tel.: 0551 201-1306
E-Mail: niels.fischer@mpibpc.mpg.de

Institute of Complex Systems (ICS-6):
Prof. Gunnar Schröder, Leiter der Arbeitsgruppe Computergestützte Strukturelle Biologie
Tel.: 02461/61-3259
E-Mail: gu.schroeder@fz-juelich.de

Pressekontakt:

Erhard Zeiss, Pressereferent
Tel.: 02462 61-1841
E-Mail: e.zeiss@fz-juelich.de

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