Porträt : Der Eiweiß-Detektiv

Die Gene sind nur die Blaupause für das Leben, seine Bausteine sind die Eiweiße. Der Pionier der Proteinforschung, Matthias Mann, wurde in Berlin mit dem Schering-Preis ausgezeichnet.

von
Preisregen. Matthias Mann wurde allein 2012 vier Mal geehrt, zuletzt in Berlin mit dem Ernst-Schering-Preis.
Preisregen. Matthias Mann wurde allein 2012 vier Mal geehrt, zuletzt in Berlin mit dem Ernst-Schering-Preis.Foto: Friedrun Reinhold

Zwei Tabellen, mehr brauchte Akademiepräsident Günter Stock nicht, um die Bedeutung des diesjährigen Schering-Preisträgers greifbar zu machen. Schon die erste ließ den Laudator lächeln: Im europäischen Vergleich ist die deutsche Eiweißforschung führend. Angesichts der zweiten Tabelle ahnt man, woran das liegt. Matthias Mann ist auf seinem Gebiet der meistzitierte Forscher weltweit.

Manns Entwicklungen haben die Proteomik, die Momentaufnahmen von allen Eiweißen in einer Zelle oder einem Lebewesen liefert, erst möglich gemacht. Er ist überzeugt davon, dass sie genauso gut oder besser als die Genomik die Grundlagen des Lebens, aber auch die Unterschiede zwischen Gesundheit und Krankheit erhellen kann: „Egal was in unseren Genen steht, wichtig ist nur, was in ein Protein übersetzt wird“, sagt Mann. Allein 2012 bekam er vier wichtige Auszeichnungen mit insgesamt mehr als 3,8 Millionen Euro Preisgeld, darunter im Laufe der letzten Woche den Körber-Preis für Europäische Wissenschaft und den in Berlin verliehenen Ernst-Schering-Preis.

Der Lebenslauf von Matthias Mann liest sich so glatt, als habe es nie Zweifel an seinem Weg gegeben: Promotion bei einem späteren Nobelpreisträger in Yale, Gruppenleiter beim European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg, nun Direktor am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München. „Aber bis in die 90er Jahre haben viele Kollegen meine Ideen für verrückt gehalten“, sagt der 52-Jährige.

Schuld war John Fenn. Als der amerikanische Chemiker 1983/84 Station in Göttingen machte, tüftelte er an einem scheinbar unlösbaren Problem: Fenn wollte Eiweiße mithilfe einer angestaubten Technik aus der Physik, der Massenspektrometrie, analysieren. Bei dem Verfahren werden Substanzen zunächst aufgeheizt, bis sie verdampfen. Die Teilchen im Gas werden elektrisch aufgeladen, beschleunigt und ihre Masse im Vakuum des Massenspektrometers bestimmt. Mit dieser Waage kann man fast jeden Stoff identifizieren: Pestizide, Dopingmittel, Verunreinigungen. Bis auf Eiweiße. „Man kann Proteine nicht verdampfen“, erklärt Mann. „So wie ein Ei im Tiegel verbrennt, wenn der Herd zu heiß ist. Es geht kaputt, zu Gas wird es nie.“

Fenn ließ sich nicht beirren. Man müsse die Eiweiße in eine Flüssigkeit packen, meinte er. Seine Heimatuni Yale hielt solche Versuche für das Hobby eines alternden Forschers. Auch in Göttingen überwog die Skepsis. „Alle dachten, dass das Quatsch ist“, erzählt Mann. Er schloss damals sein Physikstudium an der Universität Göttingen ab und hatte Fenn bei einem Projekt kennengelernt.

Matthias Mann war beeindruckt von dem Amerikaner. Als Fenn ihn fragte, ob er an der Uni Yale promovieren wolle, zögerte er nicht. Fenns Vorhaben klangen spannender als alles in der Physik: „Das Fach hatte seine goldene Zeit in den zwanziger Jahren, in der Biologie gab es viel mehr zu entdecken.“

Es war eine gute Entscheidung. In vier Jahren Yale traf Mann nicht nur seine Frau, eine Dänin. Er hatte auch in Fenn einen liebenswürdigen Doktorvater, der mit seiner Gruppe eine Nische in der Wissenschaft füllte, in die sonst kaum einer drängte. Dass ausgerechnet hier die Grundlagen für einen Chemienobelpreis gelegt wurden, ahnte niemand. „Fenn hat sich auf das konzentriert, woran er Spaß hatte. Reine Grundlagenforschung. Er ist ein Bilderbuchbeispiel dafür, dass große Entdeckungen aus unerwarteten Ecken kommen“, sagt Mann. Nach und nach perfektionierte Fenns Team die Elektrospray-Massenspektronomie, bis die Methode tatsächlich bei Proteinen funktionierte: Die Eiweiße werden in einer Pufferflüssigkeit durch eine Nadel gepumpt, die unter Spannung steht. Die winzigen Tropfen in dem Elektrospray verdampfen; übrig bleiben elektrisch geladene Proteine. Sie können in das Vakuum des Massenspektrometers gezogen und dort analysiert werden. Ein Durchbruch, an dem Mann maßgeblich beteiligt war.

Doch die Maschinen waren alles andere als perfekt: Ein einziges Gerät füllte Ende der 1980er Jahre einen ganzen Raum, jede Messung dauerte eine halbe Ewigkeit und war nur dann möglich, wenn sehr viele Eiweißstücke derselben Sorte vorhanden waren.

In den zwei gläsernen Kammern im Erdgeschoss des Max-Planck-Instituts für Biochemie sind solche Erzählungen weit weg. Hier schlägt das Herz von Manns Labor. Oder vielmehr: Es rauscht und blinkt. Hinter den Glastüren arbeitet sein etwa 50-köpfiges Team mit zwölf Elektrospray-Massenspektrometern. Mehr hat niemand auf der Welt. Keiner der grauen Kästen ist größer als eine Geschirrspülmaschine, die Schubladen für die Proben sind kleiner als ein Handschuhfach. Jedes Gerät misst zehn Peptide pro Sekunde.

Die Proteomik werde erwachsen, sagt Mann: „Zuerst konnten wir nur schauen, welche Proteine da sind. Dann konnten wir die Mengen messen. Nun können wir die Vorgänge in einer Zelle verfolgen: Was passiert im Zellkern, was im Zellplasma? Wie schnell werden Proteine auf- und wieder abgebaut? Welche Signalwege werden durch was angestoßen? Was bewirkt ein Medikament?“ Viele der dazu nötigen Werkzeuge und Methoden entwickeln er und sein Team selbst.

Fast 1000 Labore arbeiten heute in der Proteomik, längst ist die Technik für die Molekularbiologie selbstverständlich. In den 1990er Jahren war das anders. Mann war seiner Frau an die Universität von Süddänemark gefolgt: „Inmitten der Aufbruchstimmung saß ich in der Provinz, lernte Proteinchemie, konnte aber sonst nichts machen“, sagt Mann und lacht. „Wir hatten nicht einmal einen Elektrospray-Massenspektrometer!“ Auch bei seiner nächsten Station, dem EMBL in Heidelberg, änderte sich das nur langsam: „Meine Kollegen glaubten nicht, dass das die Zukunft ist.“ Er bewies es ihnen, Stück für Stück.

Heute gilt er als einer der Gründer der Proteomik, seine Arbeitsgruppe zieht Forscher aus aller Welt und unterschiedlichsten Disziplinen an: Ein Muskelforscher kann sich hier die Technik aneignen und gleichzeitig an seinen eigenen Hypothesen arbeiten. Ein ehemaliger Spieleprogrammierer hilft bei der computergestützten Überwachung der Geräte. Mediziner können Proteom-Veränderungen nach einer Hirnverletzung beobachten. Mann ist offen für jede Anwendung, jede Verbesserung der Methoden. Es ist ihm wichtig, dass alle miteinander reden. Nur so können sie der Technik noch mehr Informationen entlocken und die angehäuften Datenberge handhabbar machen.

2008 gelang es seinem Team, alle Proteine einer Hefezelle nachzuweisen. Nun sind sie nahe dran, alle 12 000 Eiweiße einer menschlichen Krebszelle zu bestimmen. Für Mann ist das mehr als eine akademische Fingerübung. „Wir sind näher an der Klinik, als man denkt“, sagt er. Nicht zuletzt die Krebsdiagnostik könnten er und sein Team verbessern  – zum Beispiel, um einen metastasierenden Prostatakrebs von einem zu unterscheiden, der nicht behandelt werden muss.

Autor