Nobelpreis für Chemie 2017

Ein klarer Blick auf Moleküle

Der Chemie-Nobelpreis 2017 wird für die Entwicklung der Kryo-Elektronenmikroskopie verliehen. Die Technik bringt die Strukturbiologie entscheidend weiter und wird u.a. von ETH-Wissenschaftlern immer öfters angewandt. Mit zwei der drei Nobelpreisträger arbeitet die ETH zusammen.

Querschnitt durch den Cloroplasten einer Algenzelle: Kryo-Elektronenmikroskopie erlaubt es, in die hintersten Winkel einer Zelle zu sehen. (Grafik: aus Engel et al, eLife, 2015; CC-BY 4.0)

„Die Kryo-Elektronenmikroskopie hat die Strukturbiologie revolutioniert und hat auch in der Biomedizin großes Potential“, sagt Nenad Ban, Professor am Institut für Molekularbiologie und Biophysik der ETH Zürich. Er ist daher keineswegs überrascht, dass die drei Forscher Jacques Dubochet, Joachim Frank und Richard Henderson für ihre Beiträge zur Entwicklung der Kryo-Elektronenmikroskopie dieses Jahr mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet werden. „Über die Jahre habe ich mitverfolgt, wie sich die Methode rasant weiterentwickelt hat. Es ist großartig zu erleben, dass der Methode nun auch noch die Anerkennung des Nobelpreiskomitees zuteil wird“, so Ban.

Die Kryo-Elektronenmikroskopie erlaubt es, Molekülkomplexe und ganze Zellstrukturen extrem hochauflösend und dreidimensional zu kartieren. Mit früheren Elektronenmikroskopen konnte man nur bedingt biologische Proben untersuchen. Und andere, in der Biologie für die 3D-Strukturaufklärung verwendete Methoden waren auf einfachere Moleküle beschränkt oder bedurften einer aufwendigen Probenaufbereitung: sehr viele identische Moleküle mussten in Kristallform gebracht werden, was mitunter schwierig war. Bei der Kryo-Elektronenmikroskopie werden komplexe biologische Proben auf sehr tiefe Temperaturen gekühlt. Dies ermöglicht es, ein elektronenmikroskopisches 3D-Bild der Proben aufzunehmen.

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Nenad Ban ist einer der ETH-Wissenschaftler, der die Methode anwendet. Er und sein Team waren eines der ersten, denen es gelang, mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie einen sehr umfangreichen Molekülkomplex – das Ribosom mit allen seinen Untereinheiten – hochauflösend dreidimensional zu kartieren.

Ban, der im Laufe seiner Karriere bei einigen Wissenschaftspublikationen mit Joachim Frank zusammengearbeitet hat und auch Richard Henderson persönlich kennt, freut es aber nicht nur aus wissenschaftlicher Sicht, sondern auch menschlich, dass die Forscher mit dem Nobelpreis geehrt werden: „Frank ist ein äußerst zielstrebiger und engagierter Forscher; Henderson ein enthusiastischer und offener Mensch, der es genauso gut versteht einen Witz zu erzählen, wie ein wissenschaftlich hochkomplexes Detail zu erläutern.“

Die ETH Zürich betreibt an ihrem Mikroskopiezentrum ScopeM ein Kryo-Elektronenmikroskop der neusten Generation. „Das Interesse von Forschungsgruppen an der ETH, diese Technologie zu nutzen, nimmt laufend zu, weshalb wir die Kapazität ausbauen“, sagt Nicolas Blanc, Geschäftsführer von ScopeM. Anfang nächsten Jahres wird das Zentrum ein zweites solches Gerät in Betrieb nehmen. Außerdem verfolgt es Pläne, die bestehenden Elektronenmikroskope laufend auf dem neusten Stand zu halten. „Seit vier Jahren arbeiten wir auch eng mit Richard Henderson zusammen an einem Projekt zur Entwicklung einer neuen Generation von Elektronendetektoren mit höherer Empfindlichkeit“, so Blanc.

(ETH Zürich)

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