Medizinnobelpreis für Entschlüsselung der inneren Uhr

Der Nobelpreis für Medizin geht in diesem Jahr an die drei US-Amerikaner Jeffrey Hall, Michael Rosbash und Michael Young. Sie werden für ihre Forschungen zur Funktion und Kontrolle der inneren Uhr ausgezeichnet.

Die drei Forscher „waren in der Lage, einen Blick ins Innere unserer biologischen Uhr zu werfen und ihre Funktionsweise zu beleuchten“, hieß es von der Nobeljury. „Ihre Entdeckungen erklären, wie Pflanzen, Tiere und Menschen ihren biologischen Rhythmus so anpassen, dass er mit dem Tag-Nacht-Rhythmus der Erde übereinstimmt.“

Die Auszeichnung ist nunmehr mit neun Millionen schwedischen Kronen (rund 944.000 Euro) dotiert. Einer der drei Preisträger des diesjährigen Medizinnobelpreises wusste zunächst noch nichts von seiner Auszeichnung. Er habe Jeffrey Hall und Michael Rosbash telefonisch erreicht, nicht aber deren Kollegen Michael Young, sagte der Leiter des Nobelkomitees, Thomas Perlmann. Alle drei Preisträger leben in den USA.

„Sie nehmen mich auf den Arm“

Das Nobelkomitee habe keine Skrupel, sie mitten in der Nacht anzurufen und ihnen zu gratulieren, sagte Perlmann. Rosbash sei am Telefon zuerst ganz still gewesen und habe dann gerufen: „Sie nehmen mich auf den Arm!“ Im schwedischen Radio kam der frisch gekürte Nobelpreisträger dann ausgiebiger zu Wort: „Ich war atemlos - im wahrsten Sinne des Wortes“, sagte Roshbash. „Meine Ehefrau sagte: ‚Bitte atme!‘ Ich habe keine Luft mehr bekommen." 

Die Nachricht, für den Nobelpreis ausgewählt worden zu sein, habe er über das Telefon neben seinem Bett bekommen. "Das klingelt normalerweise überhaupt nicht mehr, außer jemand stirbt, oder etwas von dieser Bedeutung passiert. Sonst läuft ja alles über Handys. Ich habe fest geschlafen, es war 5.10 Uhr morgens hier. Was für eine Art aufzuwachen!“ Danach habe er noch im Schlafanzug erst einmal Kaffee getrunken und sich auf den „Ansturm“ der Anrufe vorbereitet, vor allem von seiner Tochter und seinem Bruder. Rosbashs Prognose: „Mein Leben wird sich wahrscheinlich komplett verändern.“

Medizinnobelpreis 2017: die drei Preisträger
APA/AFP/Jonathan NACKSTRAND
Die drei Laureaten. Eine Schlüsselrolle bei der Steuerung der inneren Uhr spielt das Gen „Period“.

Die drei Wissenschaftler verwendeten bei ihren gemeinsamen Forschungen die Fruchtfliege Drosophila. 1984 gelang ihnen die Isolation eines Gens, das den inneren Rhythmus der Fliegen kontrolliert: das „Period“-Gen. Mit Hilfe dieses Erbfaktors stellen Zellen das Protein PER her. In der Nacht sammelt sich PER in den Zellen an, am Tag wird es abgebaut.

„In der Folge identifizierten die drei Forscher zusätzliche Proteine als Bestandteile dieser Maschinerie und klärten damit die Mechanismen auf, welche das sich selbst erhaltende Uhrwerk in Zellen bestimmen“, hieß es in der Begründung der Nobeljury.

Das Uhrwerk besteht aus Proteinen

„Zirkadiane Rhythmen“, wie die innere Uhr im Fachjargon heißt, dominieren viele Körperfunktionen: Verhalten, Hormonproduktion, Schlaf, Körpertemperatur und Stoffwechsel. Die Auswirkungen dieser täglichen Rhythmen reichen von der Verdauung über Aufmerksamkeit bis hin zum klassischen „Jet-Lag“, bei dem sich die innere Uhr des Menschen nicht schnell genug an andere Zeitzonen anpassen kann.

Hall und Rosbash hatten gezeigt, dass sich das PER-Protein im Zellkern während der Nacht ansammelt. 1994 kam schließlich Young zu seiner Entdeckung des zweiten Uhrwerkgens - „Timeless“. Das damit hergestellte Protein TIM erlaubt durch Bindung an PER den Zutritt zum Zellkern. Dadurch kann PER seine Funktion ausüben.

Hinzu kam schließlich noch das - ebenfalls von Young identifizierte - „Doubletime“-Gen. Es ist für die Produktion des DBT-Eiweißes verantwortlich und verzögert die Ansammlung von PER im Zellkern. „Das zeigte, wie diese Oszillation genauer an den 24-Stunden-Zyklus angepasst wird“, so das Nobelpreiskomitee.

Auszeichnung „lange überfällig“

Als „lange überfällig“ bezeichnet die Neurobiologin Kristin Tessmar-Raible von den Max F. Perutz Laboratories in Wien die Zuerkennung des Nobelpreises. Ursprünglich ging man davon aus, dass die von den drei Forschern entdeckten Mechanismen vor allem für das Verhalten von Bedeutung sind, „mittlerweile stellt sich heraus, dass beispielsweise auch die Leber ihre eigene Uhr hat“. Daraus folge, dass etwa Medikamente, die zu verschiedenen Zeitpunkten am Tag gegeben werden, unterschiedlich wirken, so Tessmar-Raible: „Da ist so viel daran gekoppelt, was für den Menschen extrem relevant ist.“

Gene in der Zelle steuern die innere Uhr
nobelprize.org
Die innere Uhr in Hochauflösung: Hauptakteure sind die Proteine PER und TIM.

Wichtige Vorarbeiten für diesen Durchbruch wurden schon in den 1970er Jahren geleistet. Die bereits verstorbenen US-Biologen Ron Konopka und Seymour Benzer fanden damals heraus, dass bestimmte mutierte Fruchtfliegen große Tag-Nacht-Rhythmusstörungen zeigen. Davor hatte die Wissenschaft noch angenommen, dass der Schlaf- und Wachrhythmus von neuronalen Netzwerken gesteuert wird. Hall, Rosbash und Young korrigierten diese Sichtweise endgültig. Sie wiesen nach: Die innere Uhr wird von Genen kontrolliert.

Mehr Geld für Laureaten

Die Preissumme wurde mit diesem Jahr angehoben. Ab 2001 waren zehn Millionen Schwedische Kronen an jeden Ausgezeichneten gegangen, 2012 wurde die Summe auf acht Millionen verringert. Am vergangenen Montag hieß es nun, zwar benötige man nach wie vor Anstrengungen, um die Finanzen auf lange Sicht zu stärken, doch werde die Lage jetzt als „stabilisiert“ betrachtet.

Der Medizinnobelpreis 2016 ging an den 71-jährigen Zellforscher Yoshinori Ohsumi. Der japanische Wissenschaftler hatte den Mechanismus der Autophagie („Selbstverdauung“) in Zellen aufgeklärt. Dieser Mechanismus ist ein grundlegender Prozess des Zellstoffwechsels zur Abfallbeseitigung und zum Recycling von Proteinbestandteilen.

science.ORF.at/dpa/APA

Mehr zu diesem Thema: