Forschung fasziniert!

Jede einzelne Zelle hat Milliarden von Proteinen. Sie sind im Grunde die kleinen Maschinen der Zelle oder die Arbeiter, die alles am Laufen halten. Denn alles, was in der Zelle passiert, wird von Proteinen gesteuert. So reguliert Insulin beispielsweise den Blutzuckerspiegel und Hämoglobin ist für den Sauerstofftransport in unserem Blut zuständig. 

Auch Enzyme sind Proteine, die als biologische Katalysatoren wirken. Das heißt: Ohne Proteine würde in der Zelle gar nichts gehen. Und deswegen sind Proteine auch so cool. 

In meiner Arbeitsgruppe arbeiten wir viel mit Daten – mit Messwerten, Kurven oder Spektren. Das ist wichtig, aber ich wollte Erkenntnisse nicht nur an Zahlen ableiten. Ich habe mich immer gefragt: Was passiert da konkret? Was kann ich wirklich mit dem eigenen Auge sehen? 

Ich kann Strukturen farblich markieren, die an sich durchsichtig sind. So markiere ich zum Beispiel die Mitochondrien, die wir aus dem Schulunterricht noch als „Kraftwerke der Zellen“ kennen, in rot und mein Protein in grün und kann dann genau sehen, wo sich das Protein im Verhältnis zu den Mitochondrien befindet. Das sieht nicht nur beeindruckend aus, weil es farblich leuchtet, sondern macht Prozesse sichtbar, die vorher komplett verborgen waren.  

Zunächst bringe ich die Zellen dazu, das Protein zu produzieren, das ich untersuchen möchte. Dafür gebe ich ihnen die passende DNA, sozusagen den Bauplan des Wunschproteins. Die Zelle liest diese Information wie eine Anleitung und stellt das gewünschte Protein dann in größerer Menge her.  

Ich „markiere“ das Protein dabei auf zwei unterschiedliche Arten:  Entweder versehe ich es direkt mit einem fluoreszierenden Protein, das von sich aus leuchtet, oder ich gehe indirekt vor und nutze Antikörper, die gezielt an das Protein oder bestimmte Zellstrukturen binden und selbst mit einem fluoreszierenden Farbstoff ausgestattet sind. Wenn ich die Zellen anschließend mit einem bestimmten Laser anrege, beginnen diese markierten Strukturen zu leuchten.  

Ich konnte zeigen, dass sich das Protein innerhalb der Mitochondrien befindet – und zwar nicht einfach irgendwo, sondern in inneren Bereichen. Da das Protein nicht in der äußeren Membran sitzt, kann ich davon ausgehen, dass es wahrscheinlich keine Rolle beim Transport von Molekülen in die Mitochondrien spielt. Das hilft schon, erste Funktionen auszuschließen.  

Es liegt also nahe, dass das Parvulin17 innerhalb der Mitochondrien aktiv ist – dort, wo wichtige Stoffwechselprozesse stattfinden. Vielleicht wirkt es auch als eine Art „Faltungshelfer“ für andere Proteine. Dann würde es dabei helfen, Proteine in ihre richtige dreidimensionale Struktur zu bringen, damit sie richtig arbeiten und funktionieren können.  

Über Parvuline allgemein wissen wir bereits, dass sie an der Proteinfaltung beteiligt sind, indem sie langsame Prozesse beschleunigen. Das ist wichtig, denn falsch gefaltete Proteine können zentrale Abläufe in der Zelle stören und somit langfristig zu Erkrankungen führen, zum Beispiel zu neurodegenerativen Erkrankungen, bei denen Nervenzellen nach und nach absterben. 

Im letzten Jahr habe ich deshalb versucht, herauszufinden, mit welchen anderen Proteinen das Parvulin17 möglicherweise interagiert. Denn Proteine arbeiten nie allein – sie „sprechen“ miteinander, beeinflussen sich gegenseitig, arbeiten zusammen. 

So arbeite ich mich Schritt für Schritt vor: Ich schließe Dinge aus, entwickle neue Hypothesen – und teste diese dann wieder anhand neuer Experimente. Manchmal bestätigen die Ergebnisse das, was ich erwartet habe – manchmal überhaupt nicht. Dann muss ich komplett umdenken. Es fühlt sich ehrlich gesagt wie ein riesiges Puzzle im Kopf an. Genau das macht Forschung aber auch aus. 

Total wichtig. Bei uns in der Arbeitsgruppe geht es nicht darum, eine bestimmte Methode zu perfektionieren, sondern darum, eine biologische Frage zu beantworten. 

Das heißt: Ich kann viel ausprobieren, verschiedene Ansätze kombinieren – Mikroskopie, spektroskopische Methoden, molekularbiologische Techniken. Und ganz viel läuft auch über Kooperationen mit anderen Arbeitsgruppen. Keiner kann allein alle Fragen beantworten. Wissenschaft funktioniert nur im Austausch. Dieses gemeinsame Arbeiten und Vernetzen ist ein ganz zentraler Teil der Forschung. 

Das ist ehrlich gesagt einer der wichtigsten Punkte. Ich muss damit klarkommen, dass Dinge nicht funktionieren. Und zwar oft. Dieses Durchhaltevermögen habe ich. Man muss in der Lage sein, diese Fehler und Niederlagen einfach zu akzeptieren und auch zu sehen, was man daraus lernt.  

Denn: Man muss alles selbst machen und dabei kommt es zu Fehlern. Aktuell möchte ich zum Beispiel eine Mutation testen. Die ist eigentlich total simpel und trotzdem funktioniert es einfach nicht. Manchmal merke ich erst beim Mikroskopieren, dass ein Signal zu schwach oder die Konzentration falsch ist. Und dann muss ich wieder von vorne anfangen. 

Dass ich Dinge sichtbar machen kann, die vorher komplett unsichtbar waren. 

Wenn ich mir Daten anschaue, verstehe ich vieles theoretisch. Aber wenn ich mir Zellen anschaue, während sie leben und arbeiten, kann ich wortwörtlich „Licht ins Dunkel bringen“ und das ist einfach unglaublich faszinierend.