Chemie Nobelpreis für Kryo-Elektronenmikroskopie

Kennen Sie das Zika-Virus, das als Ursache für das Auftreten von Gehirnschäden und Schädelverformungen bei Neugeborenen in vielen Ländern gilt? Die nobelpreis-gekrönte Kryo-Elektronenmikroskopie schafft die Basis für einen Weg zur Entwicklung eines Impfstoffes!

Die drei „Väter“ der Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) sind Joachim Frank, Jacques Dubochet und Richard Henderson. Ihre Arbeiten ermöglichen es Biologen und Biochemikern erstmals, lebende Zellen zu mikroskopieren. Das Problem dabei ist, dass die Proben in eine Vakuumkammer gebracht werden müssen. Da aber biologische Proben meist wässrige Lösungen sind, würde Wasser im Vakuum sofort verdampfen. Hinzu kommt, dass Biomoleküle durch Elektronenstrahlung zerstört werden können.

Die Lösung beider Probleme schafft die Kryo-EM durch „Schockfrosten“. Die Proben werden mit flüssigem Stickstoff extrem schnell auf minus 196 °C gekühlt. Das Wasser in den Zellen bleibt gelartig, die Forscher nennen das „verglastes Wasser“. Dabei bleibt auch die Originalstruktur des Biomoleküls erhalten.

Jetzt lassen sich mit dieser „coolen“ Kryo-EM Aufnahmen anfertigen, die so scharf sind, dass auf den Computer-Bildern selbst einzelne Atome identifizierbar sind. Für Molekularbiologen eröffnen sich ganz neue Perspektiven: Sie können die Wechselwirkungen von Biomolekülen in Wasser – also in der Zelle – untersuchen. Das ist nicht nur Voraussetzung für das Verständnis der biologischen Prozesse im Zellinneren, sondern ermöglicht auch die Entwicklung hochspezifisch wirkender Medikamente. Das detaillierte, dreidimensionale Bild eines Zika-Virus‘ hilft völlig neue Angriffspunkte am Virus zu finden. So könnten Andockstellen für einen Impfwirkstoff ganz gezielt konstruiert werden. Möglicherweise steht schon bald ein Impfstoff zur Verfügung, der das menschliche Immunsystem in die Lage versetzt, die Zika-Viren unschädlich zu machen.