Eine neue Perspektive der Zellbiologie hat Professor Wolfgang Baumeister eröffnet: Mit faszinierenden Aufnahmen blitzschnell eingefrorener Zellen kann er Eiweißstrukturen räumlich, also dreidimensional darstellen und daraus sogar Bewegungsabläufe der Moleküle ableiten. Für diese wegweisenden Entwicklungen der so genannten Kryo-Elektronentomographie ist der Direktor am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried gestern mit dem mit 50.000 Euro dotierten Ernst Schering Preis 2006 geehrt worden.
Wie dringt ein Virus in die Zelle ein, um dort seine fatale Vermehrung zu beginnen? Wie bewegen sich Bakterien und Amöben? Das sind einige der Fragen, die Baumeister bald ganz genau beantworten kann. Mit der von ihm entwickelten Kryo- Elektronentomographie stößt der Biologe eine neue Tür in der Zellforschung auf und gibt neue Einblicke in die Nanowelt der Zelle: Er kann Tausende winzigster Proteinkomplexe und anderer Strukturen in einer Zelle gleichzeitig darstellen – und das sogar in 3D.
"Die neue Technologie ist faszinierend und wird entscheidend zum Verständnis beitragen, wie die Zelle funktioniert", sagt Monika Lessl, Vorstand der Schering Stiftung. Die Zellen werden blitzschnell in flüssigem Stickstoff eingefroren und erstarren so in einem natürlichen Zustand. Sogar die Bewegungen der Proteine sind eingefroren und lassen sich aus mehreren Aufnahmen rekonstruieren. Für die Zukunft sieht Baumeister neben der Bedeutung für die Grundlagenforschung auch medizinische Anwendungen: "Langfristig wird man mit der Kryo-Elektronentomographie in der Lage sein, krankhafte Veränderungen im Muster der molekularen Wechselwirkungen zu entdecken. Auch den Einfluss therapeutischer Wirkstoffe auf die Interaktionen wird man beschreiben können."
Technik mit enormem Potenzial
Baumeister hat den zweidimensionalen Bildern der zellulären "Inneneinrichtung", die mit der herkömmlichen Elektronenmikroskopie aufgenommen wurden, in den vergangenen Jahren Tiefe verliehen: Zusammen mit seinem Forschungsteam passte der Leiter der Abteilung Molekulare Strukturbiologie die Technik der medizinischen Computertomographie an das Elektronenmikroskop an. Dabei werden elektronenmikroskopische Bilder einer Zelle in gefrorenem Zustand bei -196°C oder -269°C aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen. Die Einzelbilder werden dann im Rechner zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt.
Professor Jürgen Mittelstraß, Direktor des Konstanzer Zentrums für Philosophie und Wissenschaftstheorie und Vorsitzender des Stiftungsrats der Schering Stiftung, ist überzeugt: "Die von Baumeister entwickelte Technologie hat enormes Potenzial. Seine Arbeiten sind richtungsweisend für das wissenschaftliche Verständnis, wie Leben funktioniert."
(idw – Schering Stiftung, 20.09.2006 – DLO)
