Zeitung Heute : Landkarten für die Wege des Lebens

Der Tagesspiegel

Von Hartmut Wewetzer

Joachim Kloses Büro in der Berliner Charité ist spartanisch eingerichtet. Ein aufgeräumter Schreibtisch, ein kleiner Tisch, ein paar Stühle. Getrocknete Herbstblumen in einem Wasserglas auf dem Fensterbrett. Aus dem Fenster geht der Blick auf die verglaste Front eines Laborgebäudes. Auf den Regalen in Kloses Zimmer stapeln sich sauber beschriftete flache Pappkartons. Sie enthalten, was Kloses Lebensinhalt ist: Karten.

Aber Klose ist Biologe, kein Geograph. Und die Karten auf den Regalen bezeichnen nicht Straßen, Städte oder Höhenzüge, sondern jene Wege, die das Leben nimmt. Es sind Momentaufnahmen aus dem Leben einer Zelle. Auf durchsichtiger Folie sind Tausende von winzigen schwarzen Flecken und Schlieren verzeichnet. Wer sich nicht auskennt, würde das gesprenkelte Muster für ein Zufallsprodukt halten, ein falsch belichtetes Foto oder abstrakte Kunst.

Joachim Klose, der Biologe, würde solchen Vermutungen mit einem freundlichen Lächeln widersprechen, sich viel Zeit nehmen und geduldig erklären, was die Flecken auf den Schnappschüssen bedeuten: jeder Punkt steht für ein Protein, ein Eiweiß. Kloses Karten verzeichnen die molekularen Handwerker und Bausteine des Lebens.

1975 hat Klose die Protein-Karte erfunden, in der Fachsprache als zweidimensionale Elektrophorese bezeichnet. Bei dem Verfahren wird aus Zellen gewonnenes Eiweiß-Extrakt in seine Protein-Bestandteile aufgetrennt (siehe Infokasten). Je nach Größe und elektrischer Ladung „wandern" die Eiweiß-Moleküle unterschiedlich schnell auf der Folie. Am Ende ergibt sich ein Muster mit Hunderten oder gar Tausenden von Proteinflecken. Dabei kommt es auf die Unterschiede zwischen Gewebearten, Geschlecht, Alter und Gesundheitszustand an. Sie sind eine noch weitgehend unerschlossene Quelle biologischen Wissens.

Kloses Verfahren ist mit den Jahren immer weiter verbessert und ergänzt worden. Und es ist aktueller denn je. Denn heute, nachdem das Erbgut des Menschen weit-gehend entziffert ist, stürzen sich viele Forscher auf die Proteinforschung. Auf das Genom folgt das Proteom.

Forschung steht am Anfang

Wer Klose zuhört, dem wird schnell klar, wie wenig wir bislang wirklich über das Leben wissen, allen Datenbergen aus dem Genom zum Trotz. Wie sehr die Forschung noch am Anfang steht, belegt eine Studie Kloses, die das Fachblatt „Nature Genetics" nun in seiner April-Ausgabe veröffentlicht hat. Klose hat darin gemeinsam mit anderen Berliner und britischen Wissenschaftlern untersucht, welche Proteine im Mäusehirn produziert werden. „Dabei ist Überraschendes herausgekommen", sagt er.

Klose verglich das Hirngewebe zweier entfernt verwandter Mäusearten. Es war das erste Mal, dass überhaupt eine Protein-Analyse zweier Säugetierarten in so großem Stil erfolgte. Mehr als 8500 verschiedene Proteine traten dabei zutage, 1300 von ihnen unterschieden sich zwischen den beiden Arten sehr deutlich.

Auch diese Untersuchung hat belegt, dass die frühere Annahme, jeweils ein Gen enthalte den Bauplan für ein Eiweiß, nicht mehr haltbar ist. Die Wirklichkeit ist viel vertrackter. Man schätzt heute, dass auf gut 30 000 menschliche Gene an die 200 000 Proteine kommen. Aber so genau weiß das niemand. Zwar gibt es den „klassischen" Fall, dass ein Erbmerkmal genau für ein Eiweiß zuständig ist. Aber viel wahrscheinlicher ist, dass aus dem „Quelltext" eines einzigen Gens am Ende mehrere verschiedene Proteine „designt" werden.

Und es gibt auch den umgekehrten Fall: Mehrere Gene basteln an einem Protein. „Von manchen Eiweißmolekülen führt die Spur zu zwei oder drei Genen", berichtet Klose über seine Studie. „Das eine Gen liefert den Grundbauplan des Proteins, ein zweites ist dafür zuständig, es umzubauen, und ein drittes reguliert, wie viel von dem Eiweiß gebildet wird."

Biologen sprechen vom Genotyp - den Erbanlagen - und seiner körperlichen Ausprägung, dem Phänotyp. Der Körper ist das Erscheinungsbild der Gene. Für Klose ist auch ein einzelnes Protein schon ein Phänotyp - es besitzt alle möglichen Merkmale verschiedener Gene. „Unterschiede in der Erbsubstanz sind oft gar nicht so entscheidend - wichtig ist, was passiert, wenn die Gene abgelesen werden", sagt Klose. „Auf der Ebene der Proteine schlägt die Evolution zu."

Affen und Menschen

Der Forscher nennt ein Beispiel: Die beiden Mäusearten, deren Proteine Klose verglich, unterschieden sich in ihren Genen zu 1,5 Prozent. Das ist auch der genetische Abstand zwischen Mensch und Schimpanse - aber in diesem Fall liegen Welten dazwischen.

In einer bislang nicht veröffentlichten Vergleichsstudie bei Mensch und Schimpansen fand Klose Hinweise darauf, dass nicht nur die Art der Proteine, sondern auch unterschiedliche Mengen eines Proteins einen großen Einfluss bei der Entwicklung und Ausprägung eines Lebewesens spielen. Am Anfang der Qualität steht die Quantität.

Zu einer eher vorsichtigen Einschätzung kommt Klose dagegen bei den „SNPs" (sprich: „Snips"). Das sind Abweichungen in der „Buchstabenfolge" der Erbinformation. Beim Menschen unterscheidet sich etwa jeder 500. bis 1000. Buchstabe der Erbsequenz, und manche Fachleute halten diese „Polymorphismen" - inzwischen wurden Millionen von ihnen gefunden - für einen wichtigen Schlüssel, um Krankheiten besser zu verstehen.

„Wir haben festgestellt, dass sich viele dieser winzigen genetischen Abweichungen gar nicht auswirken und vermutlich keine Rolle spielen", sagt Klose. „Es dürfte schwierig sein, mit Hilfe dieser Polymorphismen wirklich wichtige Veränderungen zu finden." Viel bedeutsamer für Krankheiten sind nach Kloses Ansicht jene genetischen Veränderungen, die sich nachweislich in den Proteinen ausprägen.

Paradies auf Erden

Aber erwartet die Welt nicht schnelle, verwertbare Ergebnisse von den Forschern? „Angesichts der ungeheuren Vielfalt der Proteine wäre es richtiger, zunächst ausgiebig und systematisch die Grundlagen zu erforschen", kontert Klose. „Welche Proteine spielen beim Mann, welche bei der Frau eine Rolle? Welche sind mit 20 Jahren wichtig, welche mit 40, 60, 80?"

Doch im Moment zählt nur der rasche Erfolg, sagt Klose. „Die Wissenschaft muss, wenn sie heute beachtet werden will, die Öffentlichkeit glauben machen, dass sie das Paradies auf Erden schaffen kann." Dafür werden dann doch mehr Protein-Karten nötig sein, als sie in Kloses Büro Platz haben.

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