Ribosomen Zeit

Antibiotikum blockiert den Tunnel der ribosomalen 50S Untereinheit.

Antibiotikum blockiert den Tunnel der ribosomalen 50S Untereinheit.

Meine ‚aktive‘ wissenschaftliche Zeit verbrachte ich von 1992 bis 2009 als Diplomand, Doktorand, PostDoc und Wissenschaftler mit der Lösung der Ribosomenstruktur und Komplexen von Molekülen (z.B. Antibiotika) mit diesen. Ausführlicher als der Überblick hier ist diese Zeit auf www.riboworld.com dargestellt.

Hat man nach so vielen Jahren und nicht mehr zählbaren Meßzeitstunden die Struktur endlich vor Augen steht man vor den nächsten Herausforderungen: Die Darstellung der komplexen Ribosomenstruktur im begrenzten Platz der Publikationen und parallel dazu anschauliche und informative Darstellungen für den „Laien“-Bereich, für PR-Zwecke erforderlich.

Ein Blick in den, durch ein Antibiotikum blockierten Tunnel der großen ribosomalen Untereinheit ist noch immer das am häufigsten verwendete Motiv. Ein perfektes Beispiel für die gleichzeitige Visualisierung von Komplexität der Struktur (wenn auch vereinfacht) und der offensichtlichen Wirkung vieler Antibiotika auf die Funktion des Ribosoms. Auch ohne Details über die Funktion des Tunnels in dem komplexen Prozess der Proteinsynthese wird ein Wirkmechanismus dieser Antibiotika offensichtlich: Ein gebundenes Antibiotikum blockiert den Tunnel, so dass ihn (nahezu) keine Aminosäurekette mehr passieren kann.

Anfang


Ribosomen-Messzeit 1993 - 'we have beam!'. Foto: DESY

Ribosomen-Messzeit 1993 – ‚we have beam!‘. Foto: DESY

Oktober 1992, meine erste Messzeit mit Ribosomenkristallen war auch unser erster Versuch mit Imaging Plates (Fuji) als Detektor (eigentliche Verwendung bis heute: als Röngen’film‘ im medizinischen Bereich). Bis dahin wurden 5 Schichten Röntgenfilm (sw-Negativ) belichtet, diese mussten dann entwickelt, fixiert und schliesslich noch gescannt werden – eine undankbare und dreckige Aufgabe für Frischlinge – Schwein gehabt.

Die Testbilder ob der Kristall überhaupt bzw. stark genug streut wurden zu der Zeit noch mit arg verschlissenen Polaroid-Kassetten aufgenommen. Diese mussten nach ein paar Bildern zerlegt und wieder zusammengefügt werden um zu funktionieren. Die Imaging Plate Systeme etablierten sich glücklicherweise recht schnell, so dass Auslesen am Experiment möglich oder bereits Detektorsysteme (MAR45) vorhanden waren, was schließlich die Polaroidbilder überflüssig machte.

Gegen 1997 tauchten die ersten ‚brauchbaren‘ CCD Detektoren auf.

Die ersten Strukturen


Pünklich zum neuen Jahrtausend wurden die ersten hochaufgelösten Strukturen (2.4-3.2A) der beiden Untereinheiten (30S, 50S) des bakteriellen Ribosoms veröffentlicht. Das vollständige 70S Ribosom in dieser Auflösung folgte erst 2005. Trotz der technischen Fortschritte der letzten Jahre sind bis zur Vergabe des Nobelpreises im Jahre 2009 nur eine übersichtliche Zahl von ribosomalen Strukturen anderer Bakterien oder Arten gelöst worden.

 Nobel


Der lange schwierige Weg wurde 2009 mit dem Nobelpreis in Chemie für Venky Ramakrishnan (Wimberley et. al.), Tom Steitz (Ban et. al.) and Ada Yonath (Schluenzen et. al., Harms et. al.), für Struktur und Funktion der Ribosomen, belohnt.

 

Und weiter …


Als Folge des Nobelpreises und der fast exponentiellen Zunahme von Protein- und RNA- Strukturen summieren sich auch die deponierten Strukturen ribosomaler Partikel und Komplexe. Hat man erst einmal Daten, gibt es in der Auswahl an bekannten Strukturen meist einen die zum Großteil übereinstimmt und die man so erst einmal ‚hineinstecken‘ kann.  Diese Grundlage wird dann solange korrigiert, bis die veränderte Struktur zu den Daten passt.

⇒ mehr auf riboworld.com

Galerie


ribos-stamp-iyc-israel-2011-800Unsere Strukturen dieser riesigen Moleküle und Komplexe mit daran gebunden Antibiotika haben es auch auf einige Titelseiten von wissenschaftlichen Journalen geschaft. Zum Jahr der Chemie 2011 wurde noch eines der Bilder für eine israelische Briefmarke gewählt.