Wissenschaft
Medizin-Nobelpreis für die Entschlüsselung der "Inneren Uhr"

Die US-Forscher Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young erhalten den diesjährigen Medizin-Nobelpreis. Sie entschlüsselten einen fundamentalen Mechanismus, wie der Körper sich an den 24-Stunden-Tagesrhythmus anpasst.

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Nobelpreis für Medizin
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Young teilt den Preis mit Michael Rosbash...
... und Jeffrey Hall.
Die nach wie vor wichtigste Auszeichnung in den Naturwissenschaften: Die Nobelpreis-Medaille.

Nobelpreis für Medizin

JUSTIN LANE

In unserem Körper tickt ein biologisches Uhrwerk: Dank sogenannter "zirkadianer Rhythmen" wissen unsere Zellen und Organe, wann sie mit Ruhe- oder Aktivitätsphasen, oder auch mit Nahrungszufuhr rechnen können. Das hilft ihnen, sehr ökonomisch zu haushalten. Für die Entdeckung der molekularen Mechanismen hinter dieser "Inneren Uhr" erhalten die US-Forscher Hall, Rosbash und Young den diesjährigen Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

"Jeffrey Hall, Michael Rosbash und Michael Young waren in der Lage, einen Blick ins Innere unserer biologischen Uhr zu werfen und ihre Funktionsweise zu beleuchten", teilte das Karolinska-Institut am Montag mit. "Ihre Entdeckungen erklären, wie Pflanzen, Tiere und Menschen ihren biologischen Rhythmus so anpassen, dass er mit dem Tag-Nacht-Rhythmus der Erde übereinstimmt."

"You are kidding me!"

Wie sehr unser Körper an diesen Rhythmus angepasst ist, bemerken wir beispielsweise bei Reisen in anderen Zeitzonen, wenn wir einen "Jetlag" erleben. Regelmässige Störungen der Inneren Uhr, beispielsweise durch Schichtarbeit, erhöhen zudem das Risiko für verschiedene Krankheiten. Darunter Krebs und Diabetes.

Über die heutige Störung ihres eigenen zirkadianen Rhythmus waren die Preisträger wohl sicher nicht böse: Wegen der Zeitverschiebung erreichte der Anruf des Nobel-Komitees Hall und Rosbash in den frühen Morgenstunden.

Zunächst sei Rosbash am Telefon sehr still gewesen, dann habe er ausgerufen "You are kidding me!" ("Sie wollen mich wohl auf den Arm nehmen"), erzählte Thomas Perlmann, Leiter des Nobel-Komitees, an der Pressekonferenz in Stockholm. Young hingegen wusste zum Zeitpunkt der Bekanntgabe noch nichts von seinem Glück.

Die Schweizer Nobelpreisträger für Medizin

- 1996: Rolf M. Zinkernagel für die Erkenntnis, wie das Immunsystem virusinfizierte Zellen erkennt.

- 1992: Edmond H. Fischer (CH/USA) für die Entdeckung bestimmter molekularer Mechanismen, die die Stoffwechselvorgänge steuern.

- 1978: Werner Arber für die Entdeckung von Enzymen, die Erbgutstränge zerschneiden können, und ihre Anwendung in der Molekulargenetik.

- 1957: Daniel Bovet (CH/ITA) für Erkenntnisse zu synthetischen Stoffen wie Sulfonamiden (Antibiotika), Antihistaminen oder Muskelrelaxantien.

- 1951: Max Theiler (CH/ZA/USA) für die Entwicklung eines Impfstoffes gegen Gelbfieber.

- 1950: Tadeus Reichstein (CH seit 1915) für Entdeckungen bei den Hormonen der Nebennierenrinde, ihrer Struktur und ihrer Wirkungen.

- 1949: Walter Rudolf Hess für seine Erkenntnisse über das Zwischenhirn und wie es Körpervorgänge wie die Atmung reguliert.

- 1948: Paul H. Müller für die Entdeckung der starken insektentötenden Wirkung von DDT.

- 1909: Emil Theodor Kocher für seine Arbeiten über die Funktionsweise, Krankheiten und Chirurgie der Schilddrüse.

Erstes "Uhr-Gen" entdeckt

1984 gelang es den drei Forschern, das erste "Uhr-Gen" in der Taufliege Drosophila melanogaster ausfindig zu machen. "Das war der erste Beweis dafür, dass ein molekularer Mechanismus hinter der Inneren Uhr steckt", sagt Charna Dibner von der Universität Genf im Gespräch mit der Nachrichtenagentur sda.

Das Produkt dieses "period" genannten Gens, das Protein PER, sammelt sich währen der Nacht in Zellen an und wird tagsüber wieder abgebaut. Seine Menge schwankt also im 24-Stunden-Rhythmus, wie Rosbash und Hall von der Brandeis University in Waltham, Massachusetts, herausfanden. Sie vermuteten, dass PER seine eigene Produktion steuert durch eine sogenannte "negativen Feedback-Schleife".

Einen wichtigen Beitrag zum Beweis für diese Selbstregulation leistete Young von der Rockefeller University in New York mit der Entdeckung eines weiteren Uhr-Gens in der Taufliege, "timeless" genannt. Das Produkt dieses Gens - TIM - bindet an PER und hilft diesem, in den Zellkern zu gelangen. Dort kann es seine eigene Produktion abstellen. Mit sinkender Menge an PER löst sich diese Bremse wieder und es wird aufs Neue produziert.

Von Bakterie bis Mensch

"Es handelt sich um einen extrem konservierten Mechanismus, der von der Bakterie bis zum Menschen in allen Organismen sehr ähnlich abläuft", so Dibner gegenüber der sda.

Fundamentale Arbeiten zur Inneren Uhr fanden auch Ende der 1990er Jahre an der Universität Genf unter der Leitung von Ueli Schibler statt: Er und sein Team konnten an menschlichen und Nagetier-Zellen beweisen, dass jede einzelne Zelle eine autonome "Innere Uhr" besitzt und die Physiologie von Organismen damit im Tagesrhythmus extrem fein reguliert ist.

Auch heute forscht die Universität Genf an der "Inneren" Uhr: Erst kürzlich berichteten Dibner und Kollegen im Fachblatt "PNAS", dass auch menschliche Muskelzellen einen eigenen zirkadianen Rhythmus besitzen, der sich in der Zusammensetzung von Fettmolekülen (Lipiden) und damit womöglich in ihren Aufnahmefähigkeit für Zucker niederschlägt. Die Entdeckung könnte für die Entstehung von Typ-2-Diabetes von Bedeutung sein.

Bereits im 18. Jahrhundert entdeckt

Entdeckt wurde die Innere Uhr sogar bereits im 18. Jahrhundert durch den Astronomen Jean Jacques d'Ortous de Mairan: Er studierte Mimosen, die im Tagesverlauf ihre Blätter in Richtung Sonne öffneten und bei Abenddämmerung wieder schlossen. Indem er die Pflanzen ins Dunkle stellte, konnte er beobachten, dass sich dieser Rhythmus auch ohne Licht als äusseren Taktgeber fortsetzte, also in den Organismus eingebaut sein musste.

Der Medizin-Nobelpreis ging im vorigen Jahr an den Japaner Yoshinori Ohsumi. Er hatte das lebenswichtige Recycling-System in Körperzellen entschlüsselt. Auf den Medizin-Nobelpreis folgt am Dienstag die Bekanntgabe der Preisträger in Physik, am Mittwoch in Chemie.

Der Preis wird pro Kategorie an höchstens drei Forscher verliehen, die sich das Preisgeld von neun Millionen schwedischen Kronen (rund eine Million Franken) teilen. Verliehen werden die weltweit wichtigsten Auszeichnungen in ihrem jeweiligen Fachgebiet am 10. Dezember, dem Todestag von Preisstifter Alfred Nobel.

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