Die Welt der Protein-Kristalle
Die kleinen Kristalle schimmern unter dem Mikroskop. So schön sie auch anzusehen sind, sie offenbaren ihr Geheimnis nicht auf den ersten Blick. Eigentlich bestehen sie aus Millionen von Protein-Molekülen, die so klein sind, dass sie selbst mit den am höchsten auflösenden Lichtmikroskopen nicht sichtbar sind. Doch um zu verstehen, wie Proteine im Körper funktionieren und miteinander kommunizieren, müssen Wissenschaftler herausfinden, wie sie aussehen. Hier kommt die Röntgen-Kristallographie ins Spiel, die eine der wichtigsten Methoden ist, um die molekulare Gestalt von Proteinen zu bestimmen.
Wir haben mit Manuel Hessenberger, Arthur Alves de Melo und Stephen Marino von der AG Daumke gesprochen, um mehr über ihre Forschung und die Kristallstrukturanalyse zu erfahren. In der Langen Nacht der Wissenschaften am 13. Juni 2015 führen sie interessierte Besucherinnen und Besucher durch ihre Labore und erklären, wie molekulare Maschinen in der Zelle funktionieren und welche molekularen Mechanismen hinter der körpereigenen Abwehr von Viren stecken.
Ein langer Weg vom Protein über den Kristall zur 3D-Struktur
In der AG Daumke wird die Kristallstrukturanalyse beispielsweise verwendet, um Strukturen therapeutischer Krebs-Antikörper zu erforschen. Stephen Marino arbeitete in dem Projekt, das diese neuen Antikörper entwickelte und so optimierte, dass sie Krebszellen töten können. Nun werden sie von Pharmaunternehmen als mögliches Mittel zur Behandlung von Knochenmarkkrebs (Multiples Myelom) in Betracht gezogen. Unten in unserer Bildergalerie haben uns Manuel Hessenberger, Arthur Alves de Melo und Stephen Marino den Prozess vom Protein zum 3D-Modell Schritt für Schritt erklärt.
Das scheinbar Unsichtbare sichtbar machen
Kristallisierte Protein-Moleküle unter dem Mikroskop. Genmodifizierte Bakterienstämme sind die Fabriken, in denen die gewünschten Proteine hergestellt werden können. Durch lange Versuche werden anschließend die richtigen Bedingungen gefunden, unter denen die Proteine kristallisieren können.
Damit die Kristalle intakt bleiben, müssen sie so schnell wie möglich heruntergekühlt werden. Nur so kann sichergestellt werden, dass das Wasser zwischen den Protein-Molekülen nicht zu Eis wird und die Kristalle sprengt. Eine Kühlung mit Stickstoff, der eine Temperatur von etwa -200°C besitzt, ist dafür am besten geeignet.
Beitragsbild: Ein kleines Tröpfchen - der 200 milliardstel Teil eines Liters - von hydrierten Lipid Molekülen, in dem sich später Proteine zu Kristallen entwickeln werden. Foto: © Dr. Stephen Marino, MDC
