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Preis für Grundlagenforscher - Krank durch falsch gefaltete Proteine

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Giftmüll im Gehirn – Münchner Forscher Hartl stellt Weichen für neue Therapien, unter anderem für Alzheimer oder Parkinson. Dafür erhält er nun einen bedeutenden Medizinpreis.

Ohne korrekte Form geht nichts: Für die meisten Proteine gibt es Millionen Möglichkeiten, wie diese gefaltet gefaltet werden können. Aber nur eine davon ist die richtige. Prof. Franz-Ulrich Hartl untersucht, wie das Origami in der Zelle funktioniert.

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Nein, ein Medikament gegen Alzheimer haben sie nicht. Aber es vergeht kaum ein Tag, an dem sie nicht etwas neues über die Vorgänge in unseren Zellen erfahren. Es sei ein Privileg, diese Arbeit zu tun, sagt Franz-Ulrich Hartl, Direktor am Max Planck Institut für Biochemie in München. Er erhält in diesem Jahr den Paul Ehrlich- und Ludwig Darmstädter-Preis für herausragende Forschung.

Hartl hat Hoffnung, dass man irgendwann so schwere Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson behandeln kann. Vor 30 Jahren entdeckte er zusammen mit dem US-Amerikaner Arthur L. Horwich einen grundlegenden Mechanismus: Die Faltung der Proteine. Damals - in den achtziger Jahren - interessierte sich niemand für diese Frage. Sie galt als geklärt. Aber die Proteinfaltung geschieht keineswegs einfach spontan und ohne Hilfe, wie man lange meinte. Zuständig sind dafür die Chaperone.

In Form bringen

Franz-Ulrich Hartl
Franz-Ulrich Hartl erhält für seine herausragende Forschung zu Alzheimer und Parkinson den Paul-Ehrlich und Ludwig Darmstädter-Preis.
Quelle: MPI of Biochemistry, Martinsried/Munich/Susanne Vondenbusch-Teetz

Der Name Chaperone ist angelehnt an die traditionellen Anstandsdamen, die früher für schickliches Benehmen sorgen sollten. Auch die Chaperone in den Zellen sind für den korrekten Ablauf zuständig, als Faltungshelfer für die Eiweißketten. Keine leichte Aufgabe angesichts der gewaltigen Menge. Eine Säugetierzelle enthält rund zehn- bis zwanzigtausend verschiedene Proteine. Es herrscht also ein ziemliches Gedränge.

Jetzt kommen die Chaperone ins Spiel, die Faltungshelfer. Sie schirmen die langen Proteinketten ab und bringen sie an einen abgeschiedenen Ort, einen Hohlraum, in dem sie genug Platz haben, sich zu falten ohne mit anderen Proteinen zusammenzutreffen und zu verkleben. Die korrekt dreidimensional gefalteten Proteine können den Hohlraum verlassen und dann komplexe Strukturen bilden. Gelingt diese Faltung nicht, wird das Ganze wiederholt, bis das Protein seine endgültige Gestalt gefunden hat.   

Meilenstein der Medizin

Zunächst freuten sich Hartl und seine Kollegen damals nur über die spannende Entdeckung, ohne sofort die ganze Tragweite zu begreifen. Erst allmählich wurde ihnen klar, welche Bedeutung die korrekte Faltung der Proteine in den Zellen hat. Es war ein Meilenstein der Medizin. Heute gilt Franz-Ulrich Hartl sogar als möglicher Anwärter für den Nobelpreis.

Die Huntingtin-Aggregate (blau) bilden große Einschlusskörper, die die Membran des Endoplasmatischen Retikulums (rot) verformen. Am Rand finden sich zahlreiche Ribosomen (grün).
Zell-Strukturen stehen im Visier der Forscher.
Quelle: MPI of Biochemistry, Martinsried/Munich

Inzwischen weiß man, wenn sich die Proteinketten nicht richtig falten, wenn sie sich verheddern und sogar verkleben, ist das ein Desaster für die Zelle. Die Ursache für Störungen im Organismus. Plaques oder andere Ablagerungen treten bei vielen neurodegenerativen Erkrankungen auf, zum Beispiel bei Alzheimer-Demenz, Morbus Parkinson oder Chorea Huntington. Krankheiten, die mit dem Alter schlimmer werden, dann nämlich, wenn auch die Chaperone schlapp machen.

Neue Therapieansätze?

Zwischen den Köpfen des Publikums ist in Frankfurt am Main bei der Preisverleihung zum Paul-Ehrlich-Preis 2009 die Büste von Paul Ehrlich zu sehen
Forscher Paul Ehrlich.
Quelle: dpa

Die Chaperone zu stärken, ist nun das große Ziel der Forscher rund um Ulrich Hartl. Ein internationales Team versucht diese schweren Krankheiten besser zu verstehen und sucht nach neuen Therapieansätzen. Aber warum ist es eigentlich so schwierig, warum sind Alzheimer und Parkinson unheilbar, wo man doch eine wichtige Ursache ihrer Entstehung schon vor Jahrzehnten entdeckt hat? Ein Grund sei, dass sie viel zu spät bemerkt würden, sagt der Münchner Neuroimmunologe Reinhard Hohlfeld. Erst dann, wenn schon ein großer Teil der Nervenzellen zerstört und damit unwiederbringlich verloren sei.

Außerdem gebe es Unterschiede, denn der Giftmüll bei einem Parkinsonpatienten sei etwa ein anderer als jener bei Alzheimer. Die Suche nach einem Medikament sei extrem komplex. Aber es gebe Hinweise, wie das gelingen könnte, erklärt Hartl. Er habe Substanzen getestet, sogar schon an Mäusen, diese seien jedoch leider für Menschen ungeeignet. Doch sie forschen weiter,  jeden Tag. Die Hoffnung, dass er selbst noch erleben wird, wie Fortschritte bei der Behandlung von Menschen erreicht werden, die habe er schon, betont der 61-jährige. Und allein die Suche sei spannend.

Kristina Kayatz ist Redakteurin im heute journal. Ihr Schwerpunkt sind Beiträge über neue Entwicklungen in der Wissenschaft.

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