Gesundheit: Wie Proteine den Weg durch das Zell-Labyrinth finden

Für den Mediziner Günter Blobel schlug am gestrigen Montag die wohl größte Stunde seiner wissenschaftlichen Laufbahn. Um 11 Uhr 30 mitteleuropäischer Zeit teilte das Karolinische Institut in Stockholm mit, dass der 63jährige, aus Deutschland gebürtige Zellforscher von der New Yorker Rockefeller-Universität den Medizin-Nobelpreis 1999 erhält. Blobel ist in Fachkreisen angesehen und vielfach ausgezeichnet worden. "Hochverdient und seit 20 Jahren fällig": mit diesen Worten kommentierte Werner Reutter, Abteilungsleiter am Institut für Molekularbiologie und Biochemie der Freien Universität Berlin, die Entscheidung der Jury. Die höchste Auszeichnung für Medizinforscher ist mit rund 1,8 Millionen Mark dotiert.

Blobel bekommt den Preis für seine Anfang der 70er Jahre gemachte Entdeckung von molekularen "Adresszetteln" auf neu gebildeten Eiweißmolekülen (Proteine). Mit Hilfe dieser Signalstrukturen werden die Proteine durch die Zelle geschleust und an den richtigen Ort gebracht. Ist dieser Prozess defekt, zum Beispiel bei genetischen Störungen, kann es zu Krankheiten kommen.

Die Bedeutung von Blobels Arbeit wird deutlich, wenn man sich vor Augen hält, dass ein erwachsener Mensch aus etwa 100 Billionen Zellen besteht. Jede dieser Zellen enthält bestimmte wohlorganisierte Untereinheiten, die zur Aufrechterhaltung des Lebens erforderlich und mit den Organen unseres Körpers vergleichbar sind. Zu diesen Zell-"Organellen" gehören der Zellkern mit dem Erbgut, die Mitochondrien ("Kraftwerke" der Zelle), die Ribosomen ("Proteinfabriken") und das endoplasmatische Netzwerk (Reticulum), ein zelleigenes "Rohrpostsystem".

Die Gene im Zellkern enthalten die Bauanleitung für die schätzungsweise 100 000 verschiedenen Proteine. Die Proteine bestehen aus langen Aminosäureketten und sind sowohl molekularer Baustein als auch aktive "Handwerker" des Lebens. Jede Zelle enthält etwa eine Milliarde Proteinmoleküle, und damit sie nicht im Chaos untergeht, bedarf sie eines detaillierten Steuersystems, dass die frisch hergestellten Proteine an Ort und Stelle bringt und zum Beispiel aus der Zelle ausschleust. Wie das geschieht, war lange ungeklärt, ebenso wie die Frage, auf welche Weise die sperrigen Eiweißmoleküle die Membranen der Zell-Organellen durchdringen können. Blobel löste beide Rätsel.

Der Forscher stammt aus dem schlesischen Waltersdorf und flüchtete mit seiner Familie 1945 in das sächsische Freiberg bei Dresden. Als 18-Jähriger begann er sein Medizinstudium in Frankfurt am Main, es folgten Stationen in München und Kiel, sein Examen machte Blobel in Freiburg. 1962 ging er nach Amerika und wandte sich der medizinischen Grundlagenforschung zu. Blobel promovierte 1967 am McArdle-Labor in Madison im Bundesstaat Wisconsin und wurde im gleichen Jahr Mitarbeiter des späteren Nobelpreisträgers George Palade an der Rockefeller-Universität, an der er seit 1976 Professor ist. Zu seinen vielen Ehrungen gehört der Albert-Lasker-Preis für medizinische Grundlagenforschung, den Blobel 1993 bekam und der als Empfehlung für den Nobelpreis gilt.

Eingebautes Signal

1971 formulierte er seine "Signalhypothese": Proteine, die die Zelle herstellt und dann ausschüttet (etwa Transportmoleküle für das Blut), enthalten ein eingebautes Signal, das sie zu und durch die Membranen der Zelle dirigiert. Die Hypothese bewahrheitete sich. In eleganten Versuchen konnte Blobel nachweisen, dass das eigentliche Signal, der "Adresszettel", aus einer Anzahl von Aminosäuren besteht, die in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind und die Teil des Proteins sind. Die Signalkette ermöglicht auszuschleusenden Eiweißmolekülen in einem ausgeklügelten Mechanismus den Durchtritt in das endoplasmatische Netzwerk. Hier wird der Adresszettel vom Eiweiß abgelöst, das Protein gefaltet und schließlich hinaustransportiert.

Schritt für Schritt erhellte Blobel in Zusammenarbeit mit anderen Forschergruppen, wie das zelleigene Eiweiß-Transportwesen organisiert ist. Die Prinzipien erwiesen sich als allgemeingültig, sie funktionieren sowohl bei Hefezellen als auch in Menschen, Tieren und Pflanzen. Und es stellte sich heraus, dass die "Adresszettel" nicht nur Proteine aus der Zelle hinaus-, sondern auch in andere Zellorganellen einschleusen, damit sie dort eingebaut werden können. 1980 leitete der Wissenschaftler daraus ein allgemein gültiges Prinzip ab: Proteine enthalten "topogene Signale". Sie steuern das Eiweißmolekül an den richtigen Platz in der Zelle und tragen dafür Sorge, dass sie auf die richtige Art und Weise in die verschiedenen Membranen eingebaut werden.

Hoffnung auf Therapien

Wie sich herausstellte, sind molekulare Adresszettel oder "topogene Signale" auch in der Medizin von großer Bedeutung. So wird zum Beispiel die auf einem Gen-Defekt beruhende Atemwegskrankheit Mukoviszidose dadurch verursacht, dass bestimmte Proteine ihre "Adresse" nicht erreichen. Auch das Immunsystem arbeitet mit "topogenen Signalen" - etwa, indem es Antikörper bildet, die sich an molekulare Bestandteile bestimmter Krankheitserreger richten, an sie "adressiert" sind. Mit der wachsenden Kenntnis über die Proteine des Menschen werden auch die in ihnen eingebauten Transportsignale bedeutsamer werden. So hofft man auf Arzneien, die gezielt an bestimmte Zell-Organellen adressiert sind, um hier Defekte auszugleichen.

Blobel hat vor "etwa zwölf Jahren" die amerikanische Staatsbürgerschaft angenommen, aber wie er in einem Interview sagte, fühlt er sich weiter als Deutscher. Die Verbundenheit mit seinem Heimatland zeigt sich an engen wissenschaftlichen Kontakten. Viele Nachwuchswissenschaftler aus Deutschland haben in Blobels zellbiologischen Labor gearbeitet. So hat der Forscher zwei seiner bahnbrechenden Arbeiten Anfang der 70er Jahre gemeinsam mit Bernhard Dobberstein (heute an der Universität Heidelberg) veröffentlicht, an dem der Nobelpreis offenbar nur knapp vorbeiging. Blobel förderte auch die Gründung des Max-Planck-Instituts für Molekulare Zellbiologie in Dresden.

Zudem setzt sich der Wissenschaftler mit dem von ihm gegründeten Verein "Friends of Dresden" für seine alte Heimat ein. Der Verein hat bisher eine Million Dollar von mehr als 3000 Spendern für den Wiederaufbau der Stadt, vor allem der Frauenkirche, gesammelt. Anfang September überreichte Blobel in Dresden 750 000 Mark für die Frauenkirche. "Weitere Mittel werden folgen", kündigte er an.