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DNA Zellkommunikation Teil1. Wie ist das Leben entstanden? Wissenschaftlern geht es hier um eine wichtige Frage: Woher kommt das Leben? Diese Frage ist.

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Präsentation zum Thema: "DNA Zellkommunikation Teil1. Wie ist das Leben entstanden? Wissenschaftlern geht es hier um eine wichtige Frage: Woher kommt das Leben? Diese Frage ist."—  Präsentation transkript:

1 DNA Zellkommunikation Teil1

2 Wie ist das Leben entstanden? Wissenschaftlern geht es hier um eine wichtige Frage: Woher kommt das Leben? Diese Frage ist ganz entscheidend, da sie die gesamte Lebensanschauung eines Menschen / Therapeuten beeinflussen kann. 2

3 Wissenschaftlern ist es nämlich trotz aller Bemühungen bisher nicht gelungen nachzuweisen, dass aus leblosen Molekülen Leben entstehen kann. Der Biologieprofessor Alexandre Meinesz brachte das Dilemma auf den Punkt. Über die vergangenen 50 Jahre Forschung sagt er: "Keinerlei empirische Erkenntnisse stützen die Hypothese, das Leben auf der Erde sei spontan aus einer Molekülsuppe entstanden.“ 3

4 Man weiß, dass eine Zelle nur dann lebensfähig ist, wenn mindestens drei verschiedene Arten komplexer Moleküle zusammenarbeiten: 1.DNA (Desoxyribonukleinsäure), 2.RNA (Ribonukleinsäure) 3.und Proteine. 4

5 Wie groß ist denn die Wahrscheinlichkeit, dass RNA oder Proteine zufällig entstehen konnten? 5

6 Unser Körper ist eines der kompliziertesten Gebilde im ganzen Universum. Er besteht aus annähernd 100 Billionen winzigen Zellen - Knochenzellen, Blutzellen, Gehirnzellen und so weiter. Im menschlichen Körper kommen über 200 verschiedene Zellarten vor. 6

7 Zellen sind ganz unterschiedlich gebaut und erfüllen die verschiedensten Funktionen. Dennoch bilden sie ein ausgeklügeltes, miteinander verflochtenes Netzwerk. Das Internet mit seinen Hochgeschwindigkeitsdatenkabeln und Millionen Computern wirkt im Vergleich dazu regelrecht primitiv. Keine technische Erfindung ist so ausgereift wie die allereinfachste Zelle. Wie sind denn die Zellen unseres Körpers entstanden? 7

8 Lebende Zellen unterteilen sich in zwei Hauptgruppen: Zellen mit und ohne Zellkern. Menschliche, tierische und pflanzliche Zellen besitzen einen Kern und werden eukaryotische Zellen genannt. Bakterien haben keinen Kern. Sie werden als prokaryotische Zellen bezeichnet, da sie einfacher aufgebaut sind als eukaryotische Zellen. 8

9 Um eine prokaryotische Zelle zu besichtigen, müsste man auf ein Format schrumpfen, dass 100-mal kleiner ist als der Punkt am Satzende. Der Zutritt ins Innere ist allerdings durch eine stabile, elastische Membran versperrt, die wir hier mit den Mauern einer Fabrik vergleichen wollen. Diese Membran ist mal dünner als ein Blatt Papier. Allerdings ist sie ein viel ausgeklügelteres Gebilde als eine Mauer. 9

10 Einige dieser Proteine haben eine durchgehende Öffnung, die nur bestimmte Moleküle rein und raus lässt. Andere Proteine sind an der einen Seite der Membran offen und an der anderen geschlossen. Diese haben eine Andockstelle, die auf eine spezielle Substanz zugeschnitten ist. Wenn diese Substanz andockt, öffnet sich das Protein am anderen Ende und schleust die Fracht hindurch. All das spielt sich selbst in der Membran der einfachsten Zelle ab. 10

11 Eine prokaryotische Zelle ist mit einer wässrigen Flüssigkeit gefüllt, die viele Nährstoffe, Salze und andere Substanzen enthält. Aus diesen Rohstoffen stellt die Zelle die benötigten Produkte her. Das Ganze spielt sich aber nicht chaotisch ab. Wie in einer gut geführten Fabrik werden in der Zelle Tausende von chemischen Prozessen koordiniert, sodass sie in der richtigen Reihenfolge und termingerecht ablaufen. 11

12 Die primäre Aufgabe der Zelle ist die Produktion von Proteinen. Die Zelle stellt 20 verschiedene Grundbausteine her - die Aminosäuren. Diese Bausteine werden zu den Ribosomen transportiert. Die Ribosomen arbeiten wie die Roboter einer Fertigungsstraße in einer Fabrik. Sie reihen die Aminosäuren exakt aneinander, sodass ein bestimmtes Protein entsteht. Ähnlich wie die Produktionsabläufe in einer Fabrik oft von einem Zentralrechner gesteuert werden, werden auch viele Funktionen der Zelle von einem "Computerprogramm" oder Code gesteuert, der DNA. Von der DNA erhält das Ribosom eine Kopie mit detaillierten Anweisungen, die ihm sagen, welches Protein es wie bilden soll. 12

13 Die Herstellung von Proteinen grenzt an ein Wunder! Jedes einzelne Proteinmolekül wird zu einer einzigartigen dreidimensionalen Struktur gefaltet. Diese Struktur bestimmt, welche spezielle Aufgabe das Protein hat. Stellen wir uns ein Fließband vor, an dem Motorteile zusammengebaut werden. Jedes Teil muss absolut exakt gefertigt sein, damit der Motor später auch funktioniert. Ähnlich ist es bei einem Proteinmolekül. Wenn es nicht ganz präzise konstruiert und gefaltet ist, kann es seine Aufgabe nicht erfüllen und schadet der Zelle unter Umständen sogar. 13

14 Wie kommt das Protein von der Produktionsstätte zum Bestimmungsort? Jedes in der Zelle zusammengesetzte Protein erhält einen "Adressaufkleber", der dafür sorgt, dass es auch dort eintrifft, wo es gebraucht wird - und das, obwohl pro Minute Tausende von Proteinmolekülen entstehen und weitertransportiert werden. 14

15 Wie schnell läuft die Zeit ab? Manche Bakterien können innerhalb von 20 Minuten eine Kopie von sich selbst anfertigen. Jede Zelle kopiert das gesamte "Computerprogramm" und teilt sich dann. Bei unbegrenzter Energie- und Materialzufuhr könnte sich eine einzige Zelle derart explosiv vermehren, dass schon nach zwei Tagen ein Zellklumpen entstehen würde, der mal so schwer wäre wie die Erde. Auch komplexere Zellen teilen sich rapide. Bei einem Kind im Mutterleib bilden sich beispielsweise in einer einzigen Minute (!) Gehirnzellen. 15

16 Fabrikanten müssen oft Abstriche an der Qualität machen, um die Produktions- geschwindigkeit anzukurbeln. Wenn Zellen das Produkt einer Reihe von "Unfällen" sind, wieso können sie sich dann so schnell und so exakt vermehren? 16

17 Früher wusste man nicht viel über die Gesetze der Genetik und noch viel weniger über die Zellmechanismen, die die Vererbung steuern. Mittlerweile beschäftigen sich Biologen schon seit Jahrzehnten mit Humangenetik und den detaillierten Anwei-sungen in der DNA (Desoxyribonukleinsäure). Doch wer hat diese Anweisungen geschrieben? 17

18 Was behaupten Wissenschaftler? Viele Biologen und andere Wissenschaftler sagen, die DNA mit ihrem geheimnisvollen Code sei im Lauf vieler Millionen Jahre durch lauter glückliche Zufälle entstanden. Ihrer Meinung nach lassen weder der Aufbau dieses Moleküls noch die verschlüsselten Informationen, die es weitergibt, noch seine Funktion Anzeichen von durchdachter Planung erkennen. 18

19 Stark vereinfacht dargestellt ist das Thema DNA relativ verständlich und außerdem unglaublich fesselnd. Sehen wir uns also noch einmal das Innere einer Zelle an - diesmal einer mensch-lichen. Das Museum, das wir gleich besuchen, ist das Modell einer fach vergrößerten Zelle, so groß wie ein Stadion für Besucher. In der Mitte befindet sich der Zellkern, eine Kugel mit einem Durchmesser von 65 Metern. Wenn wir durch eine Tür in der Hülle oder der Membran des Zellkerns gehen und uns umschauen, sehen wir einen Raum von 23 Chromosomenpaaren unterschied-licher Größe. Ein Chromosomenpaar ist ca. 12 Stockwerke hoch. Einzelne Chromosomen sehen aus, wie abgebundene Würste mit einer verengten Stelle in der Mitte, aber so dick wie ein Baumstamm. 19

20 Quer über den Chromosomen verlaufen viele Bänder, jedes Band ist von senkrechten Linien durchzogen und diese wiederum von waagerechten. Optisch wirkt das Ganze wie lauter übereinandergestapelte Buchrücken. In Wirklichkeit sind es aber dicht zu Säulen verpackte Schleifen, von denen wir nur die Außenseite sehen. Zieht man an einer Schleife, löst sich diese und man kann erkennen, dass diese Schleife aus kleineren Knäueln besteht, die ebenfalls systematisch angeordnet sind. Hier verbirgt sich das Herzstück – so etwas wie ein sehr, sehr großes Seil. 20

21 Aufbau eines erstaunlichen Moleküls Das Seil ist ungefähr 2,5 Zentimeter dick und eng um Spulen gewickelt, die dafür sorgen, dass sich Knäuel innerhalb von Knäueln bilden. Die Knäuel werden von einer Art Gerüst zusammengehalten. Würde man das Seil in seiner ganzen Länge hinlegen, würde es sich gut und gern über den halben Erdumfang erstrecken. Unser Seil ist aber kein gewöhnliches Seil – es besteht aus zwei in sich gedrehten Strängen. So ist das Seil wie eine gewundene Strickleiter geformt. Die Sprossen der Strickleiter werden Basenpaare genannt. Wir sprechen hier über das Modell eines DNA-Moleküls. 21

22 22 In dem Lehrbuch Molekularbiologie der Zelle wird ein anderer Vergleich herangezogen. Das ganze "Seil" in einem Zellkern zu packen sei so, als wollte man einen 40 Kilometer langen, extrem dünnen Faden in einem Tennisball unterbringen - und zwar so ordentlich, dass man jedes Stück des Fadens leicht herausziehen könnte.

23 Ein optimaler Datenträger Die Leitersprossen sind der Schlüssel zu den Geheimnissen der DNA. Durchtrennt man die Leiter in der Mitte, stehen von beiden Seiten Sprossenteile ab. Es gibt 4 Typen: A, T, C und G. Die Reihenfolge dieser Buchstaben liefert verschlüsselte Informationen. 23

24 Wie gesagt, besteht die DNA aus einem Alphabet aus vier „Buchstaben“. Aus diesen Buchstaben werden „Wörter“ gebildet – Codons genannt. Die Codons fügen sich zu „Geschichten“ zusammen – den Genen. Ein Gen enthält in der Regel Buchstaben. Die Gene und die dazwischen liegenden langen Abschnitte bilden „Kapitel“, die Chromosomen. Für das ganze „Buch“ – das Genom oder die gesamte Erbinformation eines Menschen – braucht man 23 Chromosomen. Das Genom besteht aus rund 3 Milliarden Basenpaaren oder Sprossen der DNA- Leiter. Zum Vergleich: Eine Enzyklopädie umfasst pro Einzelband 1000 Seiten. Das Genom würde 428 solcher Bände füllen. Müsste man das Genom abtippen, hätte man 80 Jahre lang einen gesicherten Vollzeitjob, allerdings ohne Urlaub. 24

25 Ein Gramm DNA enthält so viel Information wie eine Billion CD´s. Die Informationsdichte in der DNA ist so groß, dass man mit einem einzigen Teelöffel DNA die aktuelle Weltbevölkerung 350 Mal (!) nachbauen könnte. 25

26 Vereinfachte Darstellung des Kopiervorgangs der DNA 26

27 Die DNA wird mehrmals Korrektur gelesen. Fehler werden mit einer erstaunlich hohen Trefferquote entdeckt und korrigiert. Während der durchschnittlichen Lebensspanne eines Menschen wird die DNA ungefähr 10 Billiarden Mal mit beeindruckender Präzision kopiert. 27

28 Die DNA wird „gelesen“ Eine weitere Aufgabe der DNA ist die Transkription. Die DNA verlässt nie ihren geschützten Platz im Zellkern. Wie können dann aber ihre Gene – die Rezepte für alle Proteine des menschlichen Körpers – jemals gelesen und genutzt werden? Die Enzymmaschine sucht sich eine Stelle auf der DNA, wo durch chemische Signale von außerhalb des Zellkerns ein Gen angeschaltet worden ist. Dann stellt die Enzymmaschine mithilfe eines Moleküls, der RNA (Ribonukleinsäure), eine Kopie dieses Gens her. RNA sieht ungefähr so aus wie ein DNA- Einzelstrang, setzt sich aber ganz anders zusammen. Aufgabe der RNA ist es, die in den Genen verschlüsselte Information abzulesen. Die RNA holt sich diese Information in der Enzymmaschine, verlässt anschließend den Zellkern und steuert ein Ribosom an, wo nach dieser Anleitung ein Protein gebaut wird. 28

29 29

30 30  Kundenanfrag e Chef der Firma Einkauf Lager Produktion Qualitäts- kontrolle Transport Umwandlung Vertrieb

31 31 1 Information pro Sekunde

32 32 Blut Elektrische Ladung DNA Mitochondrien

33 33 Geschwindigkeit = Schall Stromfrequenz Lichtfrequenz Geschwindigkeit = Licht

34 Unterscheidung der Biophotonen von Photonen Biophotonen sind Photonen (=Lichtquanten), die aus lebenden Zellen strahlen. Doch handelt es sich hier nicht um die Art der Photonen, wie sie in der Physik bekannt sind, sondern es ist das Licht der Zellstrahlung, das in den 70er Jahren von Prof. Fritz Albert Popp entdeckt und bewiesen wurde. Dieses „Strahlen aus Zellen“ wurde mit einem Gerät, das man Photomultiplier (Photonen- Vervielfacher) nennt, gezeigt und bewiesen. Es liefert den Nachweis für eine Zellstrahlung, die allen Organismen eigen ist. 34

35 Da die Ausstrahlung von „Biophotonen“ aus den Zellen aber maßgeblich von der zugeführten Energie und Menge der Photonen des Sonnenlichts abhängt, ist die Anreicherung und Qualität (Frequenz) durch Photonen auch wesentlich mitent- scheidend dafür, wie viele und wie stark Biophotonen aus den einzelnen Zellen ausstrahlen und dann durch Restlichtverstärker sichtbar und messbar werden. 35

36 Ursprünge der Biophotonenforschung Zurückzuführen ist die Biophotonenforschung auf Arbeiten des russischen Biologen und Arztes Alexander Gurwitsch, die der österreichische Physiker und Nobelpreis-träger Erwin Schrödinger in den 30er Jahren fortführte. Er fand heraus, dass die innere 'Lebensordnung' biologischer Organismen in Verbindung mit dem Sonnenlicht steht. Licht spielt für die Herstellung der Ordnung in Organismen offensichtlich eine große Rolle. 36

37 Die 'Kohärenz' (Ordnung, Bündelung, Strahlung) des Sonnenlichtes wiederum schien in unmittelbarem Zusammenhang mit der Ordnung in biologischen Zellen zu stehen. Zellen nehmen nicht allein Lichtenergie (Photonen) auf, sondern damit gleichzeitig die darin enthaltene Information und Ordnung. Diese Informationen und Energien spielen eine wesentliche Rolle, wie sich die Zellen entwickeln. 37

38 Biophotonennachweisgerät durch Popp und Ruth Einer der Wissenschaftler, der sich seit langem intensiv mit der Bedeutung der Photonen und Biophotonen beschäftigt, ist der deutsche Professor Fritz-Albert Popp, Leiter eines Instituts für Biophysik. Seine Arbeit findet in den verschiedensten Forschungsbereichen auf der ganzen Welt viel Beachtung. Popp beauftragte 1975 als Dozent an der Universität Marburg seinen Doktoranden Bernhard Ruth mit dem Thema, Licht aus biologischen Systemen nachzuweisen und dazu einen leistungsstarken Restlichtverstärker (Fotomultiplier) zu bauen. Ruth konstruierte ein Fotomultiplier-Gerät, das heute noch zu den empfindlichsten, zuverlässigsten und zeitlich stabilsten Photonenmessgeräten gehört, die je gebaut wurden. Mit diesem Apparat gelang der Nachweis der Existenz von Biophotonen. Heute erkunden weltweit etwa 30 Forschergruppen intensiv dieses Feld der Biophysik. Allein an der Tohoku Universität in Japan wurden in den vergangenen fünf Jahren 100 Millionen Euro in die Biophotonen-Forschung investiert. 38

39 Alles strahlt Licht aus Ausgerechnet eines der modernsten Gebiete der Naturwissenschaft - die Quantenphysik - tritt den Beweis dafür an, dass alles, was lebt, im wahrsten Sinne des Wortes Licht enthält und ausstrahlt, also 'erleuchtet', d.h. von einer Lichtaura umgeben ist. Nicht nur Menschen, sondern genauso jedes Tier und jede Pflanze, ja jede Zelle strahlt Licht aus, solange ein Funke Leben darin ist. Man kann das Licht im wahrsten Sinn des Wortes als 'Lebenslicht' bezeichnen - ein Ausdruck, der zwar schon immer in der Umgangssprache Verwendung fand, aber wohl ohne dass seine wirkliche Bedeutung auch nur erahnt wurde. Außer mit dem o.g. Photomultiplier ist es mit Hochfrequenzfotografie sichtbar zu machen. 39

40 Eigenschaften des Lichtes in den Zellen Das Biophotonen-Licht ist sehr schwach, aber mit o.g. hochsensitiven Lichtmessgeräten (Photomultiplier) ist es deutlich nachweisbar. Seine Abstrahlung ist so gering, dass man Photonen pro Quadratzentimeter und Sekunde ungefähr mit einem Kerzenlicht aus 20 km Entfernung vergleichen kann. reicht nach heutigem Kenntnisstand vom ultravioletten über den sichtbaren Frequenzbereich bis zum infraroten Bereich. ist das ruhigste und gleichmäßigste Licht, das man kennt. reagiert gegenüber äußeren Einflüssen äußerst empfindlich. hat die Fähigkeit, nach jeder Erregung wieder in die ursprüngliche Ordnung zurückzukehren, die für die jeweilige Zelle des biologischen Systemtypisch ist. 40

41 Ob eine Zelle gesund, krank oder sogar schon tot ist, lässt sich in erster Linie daran erkennen, inwieweit sie Licht speichern und weitergeben kann. Biophotonen sind nicht nur als biophysikalisches Phänomen interessant, sondern noch viel mehr deswegen, weil sie ein neues, tieferes Verständnis für die Zusammenhänge von Steuerung, Organisation und Kommunikation in lebenden Organismen und Gesellschaften vermitteln - kurz darüber, was Leben eigentlich ist, wie 'Gesundheit' funktioniert und weshalb Krankheit entsteht. 41

42 DNS als Speicher und Träger der Biophotonenstrahlung Der wichtigste Träger bzw. Speicherort der Biophotonenstrahlung ist die DNS (DNA), die Desoxyribonukleinsäure, ein Bestandteil der Zelle, in dem die Erbinformationen (Chromosomen) eines biologischen Systems enthalten sind. Die DNS besteht aus zehn Milliarden Molekülen, die spiralförmig ineinander verwickelt sind: Sie enthält alle biologischen Informationen, die ein Wesen zu dem machen, was es ist. Wenn die Ordnung auf der DNS-Ebene gestört ist, wenn sie Informationen nicht mehr speichern, halten und in der richtigen Weise weitergeben kann, entstehen Krankheiten. Außer der DNS können auch verschiedene andere Biomoleküle Licht speichern. Allerdings überträgt die DNS durch ihre besondere Molekülstruktur wesentlich mehr Regulationsinformationen als andere Biomoleküle. 42

43 Wie Zellen die riesigen Licht-Datenmengen speichern und verarbeiten Sonnenlicht enthält riesige Mengen von Frequenzen = Informationen, die in Zellen gelangen. Das bedarf gigantischer Speicher- und Verarbeitungsmöglichkeiten. Die Verarbeitungsfähigkeit extrem vieler Informationen hängt mit der extrem hohen Informationsdichte in der DNA zusammen. Die DNA hat milliardenfach größere Informationsspeicherkapazitäten, als es bislang technologisch möglich erscheint. 43

44 Popp: "Jede Zelle hat ein Volumen von 10 hoch minus 9 Kubikzentimetern. Darin ist ein zwei Meter langes DNA-Molekül auf raffinierteste Weise aufgeknäuelt. Auf diesen zwei Metern befinden sich wiederum 10 hoch 10 Basenpaare. Wenn Sie alle Basenpaare eines Menschen auf einen Faden reihen, kommt eine Strecke von 10 hoch 13 Metern heraus — das ist etwa der Durchmesser unseres Planetensystems. Diese extrem hohe Informationsdichte führt zu einem Phänomen, das in der Physik „Bosekondensation" heißt. Photonen werden dabei regelrecht kondensiert, eingefroren. Sie haben dort einen völlig neuen Aggregatzustand, den wir technisch nicht nachbauen können. Das Licht wird dadurch gespeichert, als würde es in einen Kühlschrank gesaugt. Das sorgt für die elementare Stabilität, die es einem lebendigen System erlaubt, sich selbsttätig zu organisieren und dabei Ordnung zu kumulieren, anzuhäufen." 44

45 Was macht ReSelf~Cell Update

46 46

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48 48

49 Ganzkörper - Kommunikationsanlage 49 4 Q F Handgelenksfalte

50 Lymph- und Blutzirkulation Beinzonen 50

51 Vegetative Zonen 51

52 Vegetative Zonen 52

53 Lunge 53 Lu

54 Lunge 54 Lu

55 Herz / Kreislauf 55 He Kr

56 Herz / Kreislauf 56 He Kr

57 Milz / Pankreas 57 MP

58 Milz / Pankreas 58 MP

59 Leber 59 Le

60 Leber 60 Le

61 Blase 61 Bl Blase Unterleib

62 Blase 62 Bl

63 Dünndarm 63 Dü

64 Dünndarm 64 Dü

65 Dickdarm 65 Di

66 Dickdarm 66 Di

67 Magen 67 Ma

68 Magen 68 Ma

69 Nieren 69 Ni

70 Nieren 70 Ni

71 1 Atlas 2 WS Zone Vegetativ

72 1 = Hypophyse 2 = Lymphsystem 3 = Neurovegetativum 4 = Verdauung + Sexualität

73 1 = Kopf, Knochen 2 = Atmung 3 = Verdauung, Magen, Darm 4 = Urin, Lymphe 5 = Herz-Kreislaufstabilität 6 = Gehirn + Emotionswahrnehmung

74 Selbstwertgefühl

75 1.Was ist das? 2.Ist es für Sie wichtig? 3.Haben Sie genug davon, oder könnten Sie bei der Kommunikation mit Patienten mehr davon gebrauchen? 4.Wie entsteht ein stabiles Selbstwertgefühl? 75

76 Wann fühlen Sie sich sicher auf einem Weg? Nur wenn Sie sich 3 Fragen beantwortet haben! Ausgangspunkt 2. Momentane Situation 3. Ziel

77 Das Selbstwertgefühl ist das Ergebnis, wie erfolgreich ein Mensch seine 3 Lebensfragen beantwortet hat und spürt, dass er sich in die richtige Richtung bewegt. Nur dann wird Ihre Lunge genug Luft haben für Ihre Lebensenergie, das Herz Freude an Plänen, die Galle den Mut für jede Aufgaben, die Niere die Kraft sich durchzusetzen, und, und, und.. 77

78 Wie das Leben so faltet Die sogenannte Proteinfaltung in den menschlichen Körperzellen entscheidet über Krankheit, Alter und Tod. 78

79 Am Rande Berlins, zwischen Laborgebäuden und zugewucherten Grünflächen, liegt das Café Max. Erich Wanker, Proteinforscher und gebürtiger Kärntner, setzt sich an einen Tisch und sagt zur Bedienung nur ein Wort: »Kännchen«. Er sagt es mit einem gedehnten ä, »Käänchen«, als ob er ein kleines Boot meinte. Der Ober stutzt. »Ein Käänchen!«, wiederholt Wanker ungeduldig. So geht es ein paarmal hin und her, bis sich ein Gast erbarmt und das Wort auf Hochdeutsch wiederholt. 79

80 Das Wort »Kännchen« wird im Österreichischen und im Deutschen genau gleich buchstabiert – aber die Aussprache ist grundverschieden. Die Sprachverwirrung ist eine Allegorie auf Wankers Forschungsgebiet. Der Molekularbiologe beschäftigt sich gleichsam mit Eiweiß-Dialekten. Die Proteine, die der Biochemiker untersucht, gleichen in ihrer Zusammensetzung ganz normalen Proteinen; sie enthalten exakt dieselbe Abfolge von Aminosäuren. Dennoch ist ihre Ausprägung verschieden, denn sie sind dreidimensional falsch gefaltet. 80

81 Im Café Max des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin kann die kleine sprachliche Dissonanz lediglich zu unfreiwilliger Kaffeeabstinenz führen; auf molekularer Ebene hat die unterschiedliche Ausprägung oft verhängnisvolle Folgen. Auf fehlgefaltete Proteine geht nämlich ein ganzes Spektrum von Erkrankungen zurück; es reicht von häufigen Leiden wie Krebs, Diabetes oder Arterienverkalkung bis hin zu seltenen Stoffwechselkrankheiten. 81

82 Die Idee, Krankheiten vor allem als Faltungsunfall zu betrachten, beflügelt zurzeit ebenso die Fantasien der Biowissenschaftler wie jene der Pharmaindustrie. Letztere spekuliert auf neue, gewinnbringende Medikamente, die Bioforscher dagegen hoffen auf ein neues Verständnis der Lebensvorgänge. Knapp ein Jahrzehnt nach der Entschlüsselung des menschlichen Genoms hat sich gezeigt, dass die Hoffnung auf die allumfassende Erklärungskraft der Gene überzogen war. Inzwischen offenbart sich in immer mehr Fällen, dass nicht die Information der Gene, sondern eher die dreidimensionale Faltung der Proteine über Wohl und Wehe im menschlichen Körper bestimmt. 82

83 Vor Erich Wanker steht inzwischen ein Kännchen Kaffee. Der Kärntner entspannt sich und beginnt, über sein Arbeitsgebiet zu plaudern: über Eiweiße, die sich falten wie kunstvolle Origami-Figuren; oder über die Ableitung des Wortes »Protein« aus dem griechischen proteios, das so viel bedeutet wie »an erster Stelle stehend«. In den Genen mögen zwar die Baupläne des Lebens stecken, meint Wanker, aber tatsächlich stünden die Proteine an vorderster Front des Lebens selbst. Denn die verwickelten Eiweißstränge, die sich aus langen Ketten von 20 Aminosäuren zusammensetzen, sind es, die letztlich dafür verantwortlich sind, dass Muskeln angespannt werden oder der Stoffwechsel in Gang bleibt. Schätzungsweise verschiedene solcher wirkmächtigen Proteine gibt es im menschlichen Körper. 83

84 Damit sie ihre jeweilige Funktion erfüllen können, müssen sie durch allerlei Kniffe und Faltungen in ihre spezielle, dreidimensional verwickelte Form finden. Verwickelt sich dabei auch nur ein Strang, funktioniert unter Umständen das ganze Protein nicht mehr. Eine falsche Proteinfaltung führt beispielsweise bei Mukoviszidose-Patienten dazu, dass der Schleim ihrer Bronchien zäher als normal ist und Lungen und Bauchspeicheldrüse verstopft. 84

85 Was lässt die Proteinfaltung entgleisen? Mit Proteinen beschäftigte sich Erich Wanker schon vor knapp zwanzig Jahren als Postdoc an der University of California in Los Angeles. Von klinisch relevanter Forschung war der junge Genetiker damals weit entfernt. »Das war beinharte Grundlagenforschung ohne medizinische Anwendung«, erinnert sich Wanker, »ich hatte das Gefühl, das sei ein absteigender Ast.« Dann aber wurde 1993 das Gen für Chorea Huntington, eine erbliche Erkrankung des Nervensystems, gefunden. 85

86 Einer der Entdecker war der Österreicher Hans Lehrach, der ein Jahr später Direktor des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin wurde. Dort sollte das ganze Spektrum der Lebensvorgänge erforscht werden, vom einzelnen Gen über die Proteinfaltung bis hin zu den Stoffwechselprozessen in einer Zelle. Wanker witterte seine Chance, bewarb sich bei Lehrach als Gruppenleiter und bekam die Stelle. 86

87 Vier Jahre später sah er, wie riesige Ansammlungen des Eiweißes Polyglutamin die Nerven im Hirn von Chorea-Huntington-Patienten zerstörten. Fehlgefaltete Proteine ballten sich millionenfach zu unverdaulichen Klumpen. Wie die Stadt Neapel erstickten die Zellen gleichsam an ihrem eigenen Müll. Wenn auf diese Art Nervenzellen zugrunde gehen, so weiß man heute, können – je nach Protein – alle möglichen Krankheiten entstehen: das Parkinson-Syndrom, die Alzheimer- Krankheit, Chorea Huntington und die Amyotrophe Lateralsklerose, die den Astrophysiker Stephen Hawking an den Rollstuhl fesselt. Nun suchen Forscher nach Stoffen, mit deren Hilfe sich die Proteinknäuel wieder auflösen lassen. 87

88 Erich Wanker bittet in seinen Maschinenraum. In den Gängen des Labortraktes hängen abstrakte Ölgemälde, die das Thema der verwickelten Fäden künstlerisch variieren. Noch zwei Türen, dann betritt der Besucher einen engen Raum, in dessen Mitte zwei schwarze Monolithe stehen. Hinter Rauchglas spritzen Roboterarme automatisiert Proteine in Dutzende Platten mit Hunderten Vertiefungen. Zwei Eiweiße in jede Vertiefung, und jedes Mal die Frage: Werden die beiden friedvoll miteinander reagieren, oder fallen sie aus dem Raster? 88

89 Wanker deutet auf ein Poster mit einem Gewirr aus Punkten und Verbindungslinien. 175 Millionen Protein-Protein-Interaktionen sind in seinem Labor bis Juni dieses Jahres abgelaufen. »Wir suchen nach den Lücken«, sagt er und deutet auf eine freie Stelle im Spinnennetz, »nach den Stellen, wo ein Protein nicht mit den anderen reagiert.« Der Außenseiter könnte ein unnatürlich gefaltetes Protein sein, eines, das nicht mit anderen kooperiert, ein Kandidat für weitere Nachforschungen. 89

90 Wer Therapien finden will, muss indes nicht nur im großen Stil nach querlaufenden Proteinen suchen, sondern vor allem eine zentrale Frage beantworten: Was lässt die Proteinfaltung entgleisen? Denn nicht alle Proteinfaltungskrankheiten sind angeboren. »Eigentlich«, sagt Wanker, »haben junge, frische Zellen alle Mechanismen, um mit diesen fehlgefalteten Molekülen umzugehen.« Ausschussware wird von den Proteinfabriken der Zelle normalerweise umgehend ausgesondert. 90

91 Außerdem gibt es diverse Aufpasser, sogenannte Chaperone (Englisch für »Anstandsdamen«), die dafür sorgen, dass halb fertige Zwischenstufen sich nicht mit anderen Proteinvorstufen verknäulen, sondern am Ende in die gewünschte Form finden. Und wenn den Zellen zu heiß wird, sie hungern oder nach Sauerstoff ringen, tritt eine Art technisches Zellhilfswerk in Aktion: Spezielle Chaperone, die Hitzeschockproteine (HSP), stellen sicher, dass alle anderen Proteine auch unter Stress immer wieder in die richtige Form finden. 91

92 Im Test geht es nur um Diabetes - Altern zählt nicht als Krankheit Der Proteinforscher von der Northwestern University in Evanston, Illinois, ist derzeit einer der führenden Köpfe dieses boomenden Wissenschaftsfeldes. »Wir haben entdeckt, dass die gesamte Maschinerie, die die Proteinqualität und - faltung reguliert, mit den Jahren auseinanderfällt«, erklärt der Molekularbiologe. Gerade hat er nachgewiesen, dass dieser Zerfall schon in der Jugend beginnt. Bei Fadenwürmern jedenfalls. 92

93 Ein wenig Stress, etwas Hunger zum Beispiel, hält den Organismus jung. Dauerstress durch falsche Ernährung hingegen sowie das Altern selbst setzen dem Kontrollapparat zu. »Sie sind doch Deutscher«, sagt Morimoto, »dann verstehen sie ein Bild aus der Autoindustrie.« Vor Kurzem habe Daimler Chrysler verkauft. »Jetzt gibt es keine anständige Qualitätskontrolle mehr. Manche Autos haben nun plötzlich drei statt zwei Türen, andere laufen mit nur zwei Rädern vom Band«, scherzt der gebürtige Japaner. 93

94 Für Rick Morimoto öffnet der Blick auf beschädigte Proteine eine neue Perspektive auf Krankheiten. »Es gibt in der Medizin die starke Tendenz, Herzkrankheiten, Krebs, neurodegenerative Krankheiten und Diabetes als völlig verschiedene Leiden anzusehen«, sagt er. In Wirklichkeit aber gingen 300 verschiedene Krankheiten auf Proteinschäden und Probleme der Proteinfaltung zurück. 94

95 Damit kritisiert Morimoto auch seine genfixierten Kollegen. Die Entschlüssler des menschlichen Genoms suchten die Antwort auf alle Krankheitsfragen in den Bauplänen des Menschen. Aber der groß angelegte Versuch, Allerweltskrankheiten wie Bluthochdruck oder Arteriosklerose genetisch zu erklären, schlug fehl. Stattdessen versinken die Wissenschaftler seit der vollständigen Entzifferung des menschlichen Genoms 2001 in einem Meer von Daten und müssen hilflos zusehen, wie viele ihrer lieb gewonnenen Dogmen ihre Gültigkeit einbüßen. 95

96 Nach und nach verliert die Vorstellung von der DNA als zentralem Lebensmolekül an Strahlkraft. Stattdessen entpuppt sich proteios als gar nicht so lebloses Molekül. Proteine können Informationen weitergeben, auf die Umwelt reagieren, »mutieren« und wie bei Rinderwahn und Alzheimer sich sogar wie infektiöse Erreger vermehren und verbreiten. 96

97 »Anstatt immer auf die Qualität des Genoms zu schauen«, sagt Morimoto, »sollte man lieber die Qualität der Reparaturmechanismen für die Proteine beobachten.« Denn erst strauchele die Qualitätskontrolle der Proteine, und dann folge die Instabilität des Erbgutes. »Andersherum kann es nicht sein«, sagt Morimoto, »denn die DNA braucht die Proteine, um sich zu vervielfältigen.« 97

98 Sind also gar nicht die Gene, sondern vielmehr die Proteine die entscheidenden Taktgeber des Lebens? Nach ersten euphorischen Meldungen über die Welt der Proteinfaltung um die Jahrtausendwende war es lange Zeit still um das neue Fachgebiet. Jetzt macht die Disziplin in den USA wieder Schlagzeilen – vor allem auf den Business-Seiten der Zeitungen. 98

99 Eine Substanz aus grünem Tee kann fehlgefaltete Proteinknäule auflösen Die größten Summen an Risikokapital streichen zurzeit Startup-Firmen ein, die Substanzen vermarkten, die in die Proteinfaltung eingreifen: Die Firma Proteostasis von Rick Morimoto zum Beispiel (arbeitet an Therapien für Lungenemphysem, Huntington-Krankheit, Diabetes), hat 45 Millionen Dollar erhalten; Link Medicine Corp (Alzheimer, Parkinson), 40 Millionen; Satori Pharmaceuticals (neurodege-nerative Erkrankungen), 22 Millionen. Befeuert wird das Interesse von Forschern und Investoren durch die Tatsache, dass ein und dasselbe Protein in verschiedenen Organen vorkommen kann und deshalb ein Medikament gegen Krebs vielleicht auch gegen Diabetes und Mukoviszidose hilft. 99

100 Die Firma Sirtis Pharmaceuticals (die gerade von GlaxoSmithKline für 720 Millionen Dollar gekauft wurde) rekrutiert Probanden für einen klinischen Versuch mit Resveratrol, einer Substanz, die auch in blauen Weintrauben steckt und die indirekt die Produktion der schützenden Chaperone ankurbelt. Damit könnte Resveratrol, so lautet die kühne Hoffnung, vielleicht sogar den Alterungsprozess verlangsamen. Offiziell ist der Test von der Zulassungsbehörde FDA jedoch nur für die Therapie von Diabetes zugelassen – die Behörde erkennt das Altern schließlich nicht als Krankheit an. 100

101 Am meisten versprechen sich die Firmen aber von einem neuen Ansatz in der Krebstherapie. Denn zum Tumorwachstum sind sogenannte Hitzeschockproteine unumgänglich. Da Tumore schnell wuchern, kommt die Blutversorgung nicht hinterher, und die Versorgung der Krebszellen mit Nährstoffen und Sauerstoff ist prekär. Die Krebszellen überleben diesen selbst verursachten Stress nur, indem sie die Produktion von Hitzeschockproteinen ankurbeln. In Tierversuchen konnte die Blockade dieser Proteine das Krebswachstum stoppen. Nun laufen klinische Studien. Man erhofft sich davon neue Therapien gegen Lymphome ebenso wie gegen Haut- oder Brustkrebs. 101

102 Das alles klingt vielversprechend und ist doch erst der Anfang. Die Proteinfaltung ist an so vielen Lebensprozessen beteiligt, dass gezielte Eingriffe die Balance des komplexen Netzwerks gefährlich stören könnten. Während zum Beispiel Krebszellen Hitzeschockproteine für ihr Überleben missbrauchen, verhindern ähnliche Hitzeschockproteine im Gehirn, dass sich fehlgefaltete Proteine zu unverdaulichen Eiweißfasern verzwirbeln. Wer also den Krebs bekämpft, provoziert möglicherweise im Gehirn den Tod von Nervenzellen. Morimoto plädiert deshalb für individuell ausbalancierte Interventionen: »Für eine bestimmte Krankheit mag es am besten sein, den Aufbau von Proteinen zu fördern, für eine andere den Abbau.« 102

103 Auch Erich Wanker in Berlin glaubt, auf Proteingold gestoßen zu sein. Ein Doktorand fand eine vielversprechende Substanz in grünem Tee. Das Molekül mit dem komplizierten Namen Epigallocatechingallat kann im Reagenzglas und im Tierversuch riesige Knäuel fehlgefalteter Proteine – wie sie bei Chorea Huntington vorkommen – auflösen. Nun würde Wanker gerne eine Firma gründen und damit den Traum von der klinischen Anwendung seiner Entdeckung vorantreiben. Kurz vor dem Ziel aber kam die Finanzkrise dazwischen. 103


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