Das atomare Puzzle


Was mittels herkömmlicher genetischer Methoden bisher als unmöglich galt, gelang zwei Wissenschaftern in jahrelanger Kleinstarbeit: Atome werden derart manipuliert, dass maßgeschneiderte Ribosomen entstehen und die Bildung von Peptiden im Labor nachgeahmt werden kann.

Der fehlende Teil im atomaren Puzzle
derStandard.at

Ein Chemiker baut künstliche Biomoleküle, ein Biologe setzt sie zu Biomaschinen zusammen.

Gemeinsam entschlüsseln sie einen der wichtigsten Vorgänge des Lebens: die Verknüpfung von Aminosäuren zu Proteinen.

Das Ribosom, die Proteinfabrik der Zelle, ist eine komplexe Maschinerie, die über Milliarden von Jahren optimiert wurde. Dieses biochemische Wunderwerk der Natur im Labor nachzubilden und dabei einzelne Atome nach Belieben zu verändern, war bisher völlig undenkbar: Weder die Mittel der Genetik noch die Möglichkeiten der chemischen Synthese reichten dazu aus.

Tun sich allerdings Experten aus beiden Gebieten zusammen, wird das Unmögliche machbar – so geschehen in Innsbruck. Ronald Micura, Professor für Organische Chemie, und Norbert Polacek, Molekularbiologe an der Medizin-Universität, haben ein geniales System entwickelt, um maßgeschneiderte Ribosomen herzustellen. So haben sie eine der fundamentalsten biochemischen Reaktionsmechanismen aufgeklärt, die in allen Zellen des Planeten auf die gleiche Weise abläuft: das Aneinanderkoppeln von Aminosäuren zu Peptiden.

Micura ist Spezialist für die Herstellung jener Biomoleküle, die bei dieser Reaktion die Hauptrolle spielen: die Ribonukleinsäuren (RNA). In den letzten Jahren sind RNAs in das Zentrum des biologisch-medizinischen Interesses gerückt, weil sie viele noch weitgehend unerforschte Aufgaben im Leben der Zelle wahrnehmen. Für seine Experimente stellen Micura und sein Team atomgenau manipulierte RNAs im Labor her. Dies ist eine hohe Kunst, denn die Moleküle zerfallen leicht. Trotzdem gelingt es ihnen, künstliche RNAs bis zur Länge von 100 oder mehr Bausteinen zusammenzufügen, womit sie weltweit führend sind.

Manche Ziele sind aber selbst für Micuras Synthesekunst außer Reichweite: zum Beispiel jene fast 3000 Bausteine lange RNA des Ribosoms, die für die Peptidbindung verantwortlich ist. Umso reizvoller war es daher für ihn, als eines Tages der Molekularbiologe Polacek mit einem äußerst raffinierten Vorschlag auf ihn zukam, der genau dies zu ermöglichen versprach.

Die beiden Wissenschafter bildeten ein Team – keine Selbstverständlichkeit, arbeiten sie doch an verschiedenen Universitäten. Seit der Ausgliederung der Medizinfakultät vor sechs Jahren sind die molekularen Lebenswissenschaften aufgeteilt, was für die Forscher zusätzliche Hürden schafft. „Die Zusammenarbeit wird eindeutig erschwert“, stellt Polacek fest.

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