Ein dreidimensionaler Blick auf die Proteinhüllen von Viren

In Anerkennung ihrer bahnbrechenden Arbeiten zur Aufklärung der dreidimensionalen Struktur der Proteinhüllen von Viren erhalten die Professoren Stephen C. Harrison (Harvard University, Cambridge/USA) und Michael G. Rossmann (Purdue University, West Lafayette/USA) den mit 120.000 DM dotierten Paul Ehrlich-und-Ludwig Darmstaedter-Preis 2001. Der Preis wird jährlich am Geburtstag Paul Ehrlichs, dem 14. März, in der Frankfurter Paulskirche verliehen. Ihre Entdeckungen unterstreichen die Bedeutung hochqualifizierter Grundlagenforschung.

Das genetische Material von Viruspartikeln ist von einer Hülle umgeben, die aus symmetrisch angeordneten Proteinbausteinen besteht. Bereits seit den 30er-Jahren ist bekannt, dass virale Hüllproteine kristallisieren können. Mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse ist es möglich, genauere lnformationen zur dreidimensionalen Gestalt eines kristallisierten Proteins zu erhalten. Da die Proteinhüllen von Viruspartikeln sehr groß sind und aus mehreren Proteinen bestehen, war die Entschlüsselung ihrer dreidimensionalen Struktur eine große Herausforderung. Dies gelang Harrison und Rossmann 1978 und 1979 erstmals, indem sie neue kristallographische Techniken entwickelten und die interne Symmetrie der Viruspartikel ausnutzten. Wegen der leichten Verfügbarkeit größerer Mengen wählten die Wissenschaftler als Untersuchungsgegenstand zwei Pflanzenviren: Harrison klärte die Struktur des Tomato Bushy Stunt Virus und Rossmann die Struktur des Southern Bean Mosaic Virus auf. Es folgte die Charakterisierung einer ganzen Anzahl von Viren, die für Krankheiten bei Mensch und Tier verantwortlich sind. Exemplarisch genannt seien hier die Schnupfen- und Erkältungsviren (Rossmann) und die tumorauslösenden Polyomaviren (Harrison). Seither dehnt sich das Gebiet der Viruskristallographie rapide aus.

Das Verständnis der dreidimensionalen Strukturen von Proteinen erlaubt ungeahnte Rückschlüsse auf ihre Funktionen. Virale Hüllproteine schützen das Virus vor Angriffen der Zellabwehr. Andererseits verpacken sie das Virus in eine transportfähige Form. Bestimmte Domänen der Hüllproteine interagieren darüber hinaus mit Rezeptorstrukturen der Wirtszelle. Nach einem erfolgreichen „Andockmanöver“ gelingt es den Viren, in die Zielzelle einzudringen. Das Verständnis dieser strukturell-funktionalen Beziehungen ermöglicht es, neue Mittel gegen eine Virusinfektion zu entwickeln – sowohl in Form neuer Medikamente als auch neuer Impfstoffe.

Abgesehen von der wissenschaftlichen Anerkennung hat der Paul Ehrlich-und-Ludwig Darmstaedter-Preis für Michael G. Rossmann eine ganz besondere Bedeutung, da er in Frankfurt geboren wurde, seine ersten acht Lebensjahre hier verbrachte und seine Großmutter mit der Witwe Paul Ehrlichs, Hedwig Ehrlich, befreundet war.

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