Nobelpreislexikon

Stockholm, 7. Oktober 2013

Der Nobelpreis für Medizin und Physiologie 2013 geht an die drei Biochemiker und Zellforscher James E. Rothman (*1950, USA), Randy W. Schekman (*1948, USA) und den deutschen Thomas C. Südhof (*1955 in Göttingen, D) für ihre Entdeckungen zum wichtigen intrazellulären Transport über die Vesikel.

Rothman, Schekman und Südhof konnten mit ihren Entdeckungen zur Organsiation des Transports wichtiger Moleküle (Botenstoffe, Hormone) in den Zellen unser Verständnis über die Ursachen zahlreicher Krankheiten wesentlich verbessern, darunter zu Krankheiten wie Diabetes, Alzheimer, Parkinson und anderen auch erblich bedingten Erkrankungen.

Die drei Biochemiker arbeiten alle in den USA an sehr renommierten Universitäten, Rothman an der Yale-Universität (New Haven, Connectitut), Schekman an der Universität Berkeley und Südhof an der Universität Stanford, beide in Kalifornien.

Randy Schekman

Schekman erforscht die Regulation des intrazellulären Transports von Proteinen und die genetische Grundlage dieser Regulation an Hefezellen vor dem Hintergrund der Erforschung von Erbkrankheiten. Schekman wurde bereits mit zahlreichen Preisen ausgezeichnet. Sein Anteil am Nobelpreis liegt in der Aufklärung genetischer Grundlagen bei der Regulation des intrazellulären Transports.

Rothman erforscht den Mechanismus der intrazellulären Membranfusion in bestimmten Vesikeln, die spezielle Proteine transportieren können. Einige Krankheiten liegen Störungen im Mechanismus dieser Membranfusionen zugrunde. Bei Diabetes Typ 2 sind dies beispielsweise Störungen im Transport von Insulin. Rothman wurde bereits vielfach ausgzeichnet. Er wird nun auch mit dem Nobelpreis geehrt für die Aufklärung der Protein-Protein-Wechselwirkungen, die die Kopplung (Fusion) der molekularen Fracht (Proteine, Botenstoffe) an die Vesikel ermöglicht.

Der deutsche Biochemiker Thomas Südhof untersucht insbesondere das neuronale Transportsystem vor dem Hintergrund der Ausschüttung von Neurotransmittern im Zusammenhang mit der Erforschung neuronaler Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer. Südhof bekommt den Nobelpreis für seine Entdeckung, wie neuronale Signale die Vesikel mit ihrer molekularen Fracht (Proteine, Botenstoffe) beim Transportmechanismus so steuern, dass diese Fracht präzise den Bestimungsort am Rezeptor erreicht (s. unten Abb. 2).

Hintergrund:

Abb. 1  Intrazellulärer Transport über Vesikel

Schema Vesikeltransport zwischen Zellkern, ER und Golgi-Apparat

Abbildung 1 zeigt schematisch eine Art des intrazellulären Transports mittels Vesikel (7) zwischen Zellkern (1,2,) und Golgi-Apparat (8-11) über das Endoplasmatische Retikulum, ER, (3-5) mir angedeuteten Makromolekülen (6).
Dabei stülpen sich zunächst kleine Vesikel (7, das sind Transportblasen) aus einer Membran (z.B. am Rand des Zellkerns) heraus. In diesen Vesikeln können Makromoleküle wie z.B. große Proteine (darunter Hormone, Signalstoffe) geschützt transportiert werden. Das Endoplasmatische Retikulum (ER) ist ein membranumschlossenes, weitverzweigtes Kanalsystem in der Zelle. Der Golgi-Apparat ist ein sehr komplexer Zellbestandteil, in dem viele wichtige Proteine hergestellt werden.
Die Regulation dieses intrazellulären Transports über Vesikel ist ein fundamentaler Prozess in der Zelle, dessen Erforschung ein Ziel der drei diesjährigen Medizin-Nobelpreisträger ist.

Abb. 2 Transport von Neurotransmittern über Vesikel  in Synapsen

Schema Transport Neurotransmitter über Vesikel in Synapsen

Abbildung 2 zeigt den Transport von Neurotransmittern in Synapsen, d.h. nach Ausschüttung wird der Neurotransmitter, z.B. Dopamin, in Vesikeln von Nerv zu Nerv transportiert. Diese Art des Transports von Botenstoffen ist auch Forschungthema des deutschen Nobelpreisträgers Thomas Südhof.

Den Medizin-Nobelpreis im Jahr 2000 gab es übrigens für den Signaltransport in Synapsen.

Das Preisgeld beträgt 8 Mio Schwedische Kronen (ca. 930.000 €).

Die Preisübergabe erfolgt im Rahmen einer großen Feier am 10. Dezember, dem Todestag Alfred Nobels.

Weblinks (mit Bildern):

http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2013/ (Seite der Nobelstiftung)

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2013/press.html (Pressemitteilung der Nobelstiftung)

Arbeitsgruppe von Thomas Südhof an der Universität Stanford

Über James Rothman an der Universität Yale

Über Randy Schekman an der Universität Berlekey

Die Nobelpreisträger für Medizin und Physiologie im Jahr 1970 sind Sir Bernard Katz, Ulf von Euler-Chelpin und Julius Axelrod. Sie teilen sich den Nobelpreis für ihre Entdeckungen zu den Signalsubstanzen (Neurotransmitter) in den Nerven sowie zu den Mechanismen für ihre Lagerung, Ausschüttung und Inaktivierung.

Der vielfach ausgezeichnete und in England zum Ritter geschlagene Sir Bernard Katz (*1911 in Leipzig, †2003 in London) entstammt einer russisch-jüdischen Familie, die 1904 in die Stadt Leipzig umsiedelte. Sein Vater war Pelzhändler und Leipzig damals ein internationales Zentrum des Pelzhandels. Hier wuchs Bernard Katz – zunächst noch russicher Staatsbürger und nach der Revolution von 1917 staatenlos – auf, besuchte das Gymnasium und studierte von 1929-1934 an der Universität Leipzig Medizin, wo er u.a. Vorlesungen in Physik bei Peter Debye, dem Chemie-Nobelpreisträger von 1936, hörte.  Noch in Leipzig wurde Katz für seine neurophysiologischen Forschungen 1934 mit dem Siegfried-Garten-Preis ausgezeichnet. Katz emigriert 1935 nach England und kann seine Forschungen in der Gruppe des Muskelspezialisten und Nobelpreisträgers von 1922, Archibald Vivian Hill, an der Universität London fortsetzen. Seit 1952 forschte Katz als Professor für Biophysik an der Universität London. Katz‘ Arbeiten, insbesondere seine quantentheoretischen Betrachtungen zu Aktionspotenzialen in Muskelzellen, stellen Pionierleistungen zur Aufklärung der Mechnismen der Signalübertragung über Neurotransmitter in Nervenzellen dar. Der schwedische Physiologe Ulf von Euler-Chelpin (*1905 in Stockholm, †1983 in Stockholm), Sohn des Chemie-Nobelpreisträgers von 1929, Hans von Euler-Chelpin, studierte Medizin am Karolinska Institut bei Stockholm und stößt ebenfalls in die Gruppe um A.V. Hill an der Universität in London. Von Euler entdeckte und erforschte die Eigenschaft des im Nebennierenmark gebildeten Hormons Noradrenalin als Neurotransmitter. Der amerikanische Pharmakologe Julius Axelrod (*1912 in New York City, †2004 in Rockville, Maryland, USA),arbeitete zunächst viele Jahre in der Industrie (Bereich Hygiene) bevor er mit 43 Jahren an der George-Washington-Universität (Washington D.C.) in Chemie (Pharmakologie) promovierte. Axelrods pharmakologische Forschungen liegen auf dem Gebiet der Neuropsychopharmaka, u.a. untersuchte er die stimulierende Wirkung von Amphetaminen und Ephedrin, er ist auch einer der Mitentdecker des Wirkstoffs Paracetamol. Axelrod erforschte auch den Transport und Stoffwechsel von Neurotransmittern mit radioaktiv markiertem Noradrenalin und Adrenalin.

Hormon und Neurotransmitter Adrenalin

Hormon und Neurotransmitter Noradrenalin

Julius Axelrod

Bernard Katz im Labor an der Universität London

Denkmal für Bernard Katz in Leipzig

Teil der Inschrift Denkmal für B. Katz in Leipzig

Hintergrund: Signalübertragung in Synapsen, siehe dazu Nobelpreis für Medizin 2000

Weblinks (mit Bildern):

http://www.artikelmacher.de/allgemein/sir-bernard-katz-aus-leipzig-zum-100-geburtstag/ (Sonderartikel: Bernard Katz in Leipzig)
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1970/ (Seite der Nobelstiftung)
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1970/press.html (Pressemeldung der Nobelstiftung)

Die Nobelpreisträger für Medizin und Physiologie im Jahr 2000 sind Arvid Carlsson, Paul Greengard und Eric Kandel. Sie teilen sich den Nobelpreis für ihre Entdeckungen zur Signalübertragung im Nervensystem.

Der vielfach und  darunter bereits 1979 mit dem Wolf-Preis ausgezeichnete schwedische Mediziner und Pharmakologe Arvid Carlsson (*1923 in Uppsala, Schweden), bis zu seiner Emeritierung 1989 Professor für Pharmakologie an der Universität Göteburg, entdeckt in den 1950iger Jahren den Neurotransmitter (Botenstoff) Dopamin und die Bedeutung eines Dopaminmangels für die Krankheit Parkinson. Der amerikanische Biochemiker Paul Greengard (*1925 in New York City), Professor am Institut für molekulare und zelluläre  Neurowissenschaften der Rockefeller University in New York City, erforscht die Wege der Signalübertragung an den Synapsen von Nervenzellen im Gehirn und die biochemischen Wege des Dopamins. Der österreichisch-amerikanische Psychiater und Neurobiologe Eric Richard Kandel (*1925 in Wien), dessen jüdische Familie 1939 in die USA emigriert, beginnt seine wissenschaftliche Laufbahn mit einem Stipendium an der Universität Harvard in Cambridge (Massachusetts, USA), zuletzt ist er als Professor an der Columbia University in New York City. Kandel wird als Wissenschaftler für seine Forschungen zum Gedächtnis und zum Lernen bereits vor Erhalt des Nobelpreises vielfach ausgezeichnet (darunter 1999 ebenfalls mit dem Wolf-Preis).

chemische Strukturformel des Neurotransmitters Dopamin

Hintergrund:
Angeregte Nervenzellen (Neurone) leiten über ihre Nervenfasern (Axon) elektrische Signale an Synapsen, die Kontaktstelle zu anderen Zellen, beispielsweise eine Muskelzelle (eines „Erfolgsorgans“) oder eine andere Nervenzelle (Dendrit). In einer Synapse kann das elektrische Signal die Ausschüttung eines chemischen Botenstoffes, den Neuorotransmitter, auslösen. Mittels des ausgeschütteten Neurotransmitters wird das Signal chemisch über den synaptischen Spalt hinweg zu den Rezeptoren der nächsten Zelle übertragen. Wichtige Neurotransmitter sind z.B. Acetylcholin, Dopamin, Adrenalin oder Serotonin.

Schema Ausschüttung eines Neurotransmitters an Synapse

Weblinks (mit Bildern):

http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2000/ (Seite der Nobelstiftung)
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2000/press.html (Pressemeldung der Nobelstiftung)