Hintergrund Medizin-Nobelpreis
Kein Leben ohne geregelte Selbstzerstörung

Um gesund zu bleiben, fressen unsere Zellen, was sie in ihrem Inneren krank machen könnte. Als Werkzeug dient ihnen die „Autophagie“, für deren Erforschung Yoshinori Ohsumi jetzt den Medizin-Nobelpreis erhielt.

HeidelbergZellen verspeisen sich selbst – von innen, bei Bedarf und mit Bedacht sowie mit Hilfe des „Autophagosoms“. Dieses schwer greifbare Werkzeug, das Zellbiologen schon vor Jahrzehnten entdeckt, aber lange nicht wirklich verstanden hatten, ähnelt in seiner Funktion am ehesten einer Mischung aus ambulanter Sperrmüllsammelstelle und mobilem Müllcontainer auf dem Weg zum zelleigenen Recyclinghof.

Über Jahrzehnte hinweg ahnte die Fachwelt, dass dieses Werkzeug wichtig sein muss, und dass es – wegen seines offensichtlichen Zerstörungspotenzials – durch die Zelle sehr sorgfältig kontrolliert wird. Zugleich war das Autophagosom allerdings notorisch schwierig zu untersuchen und blieb daher über die Jahre eher zellbiologisches Kuriosum und Zukunftsprojekt.

Bis schließlich 1988 der japanische Forscher Yoshinori Ohsumi in seinem gerade frisch gegründeten eigenen Labor an der Universität Tokio auf den Plan trat: Mit einer Reihe von überlegten Experimenten arbeitete Ohsumi nach und nach heraus, wie die Zellen von Pilz, Mensch und Tier beim Selbstverdauen vorgehen, und weshalb dies auch darüber entscheidet, ob die Zellen überhaupt funktionieren – oder ausfallen, vorzeitig altern und krank werden. Am Montag ist Yoshinori Ohsumi für seine Aufklärungsarbeit am Autophagosom mit dem Nobelpreis für Medizin und Physiologie 2016 ausgezeichnet worden.

Den Namen von Ohsumis Untersuchungsgegenstand (nach dem griechischen „Autophagie“, „sich selbst verspeisen“) hatte schon 1963 der Nobelpreisträger Christian de Duve geprägt, der dann 1974 für die Entdeckung des Lysosoms geehrt worden ist. Dieses Organell ist ein großer, in Zellen aktiver Komplex, in dem Bakterien und schadhafte oder anderweitig nicht mehr benötigte Zellbestandteile aufgelöst werden. Und schon de Duve hatte sich dafür interessiert, wie die Zellen eigentlich den auszusortierenden Sperrmüll erkennen, der dann gezielt zum Lysosom transportiert wird.

Universeller Mechanismus des Leben

Gemeinsam mit anderen Forschern erkannte er seinerzeit, dass Zellen auf Stress, Nährstoffmangel oder Giftstoffe reagieren, indem sie Membranbläschen ausbilden, in denen offenbar größere Zellbestandteile gesammelt und in Richtung Lysosom-Müllhalde aussortiert werden. Wie dieser Prozess aber gesteuert wird und was ihn genau auslöst, blieb unbekannt – die dynamischen Membranbläschen bildeten sich und verschwanden einfach zu schnell.

Offenbar aber regelten sie einen universellen Mechanismus des Lebens. Man erkannte, dass Autophagie-Prozesse in den verschiedenen Geweben des Körpers von Hirn, Leber, Schilddrüse bis Haut ablaufen, wo sie durch unterschiedlichste Reize angestoßen werden, wie eben durch Stress, Nährstoffmangel oder Giftstoffe. Zudem fand man Autophagosomen bald in so unterschiedlichen Organismen wie Insekten, Fröschen und Menschen sowie in den Zellen von Amöben, Algen oder Geißeltieren.

Und in Hefepilzen wie der Bäcker- und Brauerhefe Saccharomyces cerevisae, die in den frühen 1990er Jahren auch Yoshinori Ohsumi als Labormodellorganismus ausgesucht hatte. In den kleinen Hefezellen waren die noch kleineren Autophagosomen allerdings schwer zu erkennen und nachzuweisen, weshalb der frisch gebackene Assistenzprofessor und Laborleiter an der Universität Tokio einen Trick entwickelte, der ihm das Leben später deutlich erleichtern sollte.

In Hefepilzen, so mutmaßte er, schütten die kaum sichtbaren Autophagosomen den Zellmüll in die große und unter dem Mikroskop gut sichtbare Vakuole der Zelle, wo der Abfall dann durch Abbauenzyme zerlegt wird. Blockiert man aber diesen finalen Abbauprozess in der Vakuole, dann sollte man bald immer größere Müllberge von nicht zerlegtem Zellmüll in der Vakuole heranwachsen sehen. Und daran könnte man dann indirekt ablesen, wie effizient die unsichtbare Müllabfuhr der Autophagosomen vor den Türen der Vakuole arbeitet.

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Schöpferischer Prozess in der Dynamik des Lebens

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