Chemie-Nobelpreis für Erklärung von Ionentransport in Körperzellen

Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat beschlossen, dass der Nobelpreis in Chemie des Jahres 2003 „für Entdeckungen bezüglich der Kanäle in Zellmembranen“ verliehen wird. Mit der einen Hälfte des Preises wird Peter Agre von der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, U.S.A., für die Entdeckung von „Wasserkanälen“ ausgezeichnet. Die andere Hälfte geht an Roderick MacKinnon vom Howard Hughes Medical Institute der Rockefeller University in New York, U.S.A., für „strukturelle und mechanistische Studien an Ionenkanälen“. Die Preissumme von 10 Millionen Schwedische Kronen wird zu gleichen Teilen zwischen den Preisträgern aufgeteilt.

Molekulare Kanäle gewähren uns Einlass in die Chemie der Zelle

Wir Menschen bestehen zu ungefähr 70 % aus Salzwasser. Der diesjährige Nobelpreis in Chemie zeichnet zwei Forscher aus, deren Entdeckungen aufgeklärt haben, wie Wasser und Salze (Ionen) aus den Zellen des Körpers heraus und in sie hinein transportiert werden. Die Entdeckungen geben uns einen fundamentalen molekularen Einblick darin, wie z. B. die Niere Wasser aus dem Primärurin zurückgewinnt und wie die elektrischen Signale in unseren Nervenzellen erzeugt und transportiert werden. Dieses hat große Bedeutung für unser Verständnis über eine Reihe von Krankheiten in z. B. Niere, Herz, Muskeln und Nervensystem.

Dass die Zellen des Körpers spezifische Kanäle für den Transport von Wasser besitzen müssten, ahnte man schon zu Mitte des 19ten Jahrhunderts, aber erst 1988 gelang es Peter Agre, ein Membranprotein zu isolieren, von dem gut ein Jahr später erkannte, dass dieses der lange gesuchte Wasserkanal sein musste. Diese entscheidende Entdeckung öffnete die Tür zu einer ganzen Reihe von biochemischen, physiologischen und genetischen Studien an Wasserkanälen in Bakterien, Pflanzen und Säugetieren. Heute können die Forscher einem Wassermolekül auf seinem Weg durch die Zellmembran im Detail folgen und verstehen, warum nur Wasser aber keine anderen kleinen Moleküle oder Ionen hindurchdringen können.

Der andere Typ von Membrankanal, der dieses Jahr Beachtung findet, sind die Ionenkanäle. Roderick MacKinnon setzte die ganze Forscherwelt in Erstaunen, als es ihm im Jahr 1998 gelang, die räumliche Struktur bei einem Kaliumkanal zu bestimmen. Dank dieser Arbeit können wir nun die Ionen durch Kanäle strömen „sehen“, die mittels verschiedener Signale in der Zelle geöffnet und geschlossen werden können. Ionenkanäle sind u. a. für die Funktion des Nervensystems und der Muskeln wichtig. Das so genannte Aktionspotential in Nervenzellen wird erzeugt, wenn ein Ionenkanal auf der Oberfläche einer Nervenzelle durch ein chemisches Signal, das von einer nahegelegenen Nervenzelle ausgesendet wird, geöffnet wird, woraufhin sich ein elektrischer Spannungspuls entlang der Nervenzellenoberfläche dadurch fortpflanzt, dass in Verlauf von einigen Millisekunden eine ganze Reihe von Ionenkanälen geöffnet und geschlossen werden.

Der diesjährige Preis illustriert, wie die heutige Biochemie bis auf das atomare Niveau hinabgeht, um im Grundsatz die Lebensprozesse zu verstehen.

Peter Agre, geboren in Jahr 1949 (54 Jahre alt) in Northfield, Minnesota (Bürger der U.S.A.). M.D. 1974 an der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, U.S.A. Professor of Biological Chemistry und Professor of Medicine an der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, U.S.A.

Roderick MacKinnon, 47 Jahre alt, aufgewachsen in Burlington, Boston, U.S.A., (Bürger der U.S.A.). M.D. 1982 an der Tufts Medical School, Boston, USA. Professor of Molecular Neurobiology and Biophysics an The Rockefeller University in New York, U.S.A.

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