Der diesjährige Nobelpreis für Medizin und Physiologie geht an drei Forscher, die sich mit den molekularen Grundlagen des Vesikeltransports in Zellen beschäftigt haben: Randy Schekman entdeckte Schlüsselgene, die diesen Vorgang regulieren; James Rothman beschrieb den Protein-Komplex, der die Fusion der Vesikel  mit ihren Zielmembranen ermöglicht; Thomas Südhof untersuchte die Rolle von Vesikeln bei der Signalübermittlung zwischen Nervenzellen.

Der Transport über Vesikel – von einer Membran umgebene Bläschen innerhalb einer Zelle – stellt eine Möglichkeit dar, um Verbindungen an ihren Bestimmungsort innerhalb der Zelle zu bringen  oder sie aus der Zelle freizusetzen. An seinem Ziel angelangt, vereinigt sich ein Vesikel mit der Membran der Zelle oder eines Organells, und entlässt so seinen Inhalt in den davon umschlossenen Raum (oder eben die extrazelluläre Matrix). Doch wie weiß ein Vesikel, zu welchem Ziel es welchen Typus von Molekül befördern soll? Bei der Lösung dieser Frage haben sich die drei in diesem Jahr mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichneten Wissenschaftler Verdienste erworben.

Molekulare Verkehrssteuerung

Bereits in den 1970er-Jahren begann Randy Schekman, sich mit der genetischen Basis für den organisierten Transport über Vesikel zu interessieren. Er untersuchte Hefezellen, die defekte Transportsysteme aufwiesen und in denen es dadurch zur Anhäufung von Vesikeln in bestimmten Teilen der Zelle kam. Dabei gelang es ihm, jene Gene zu identifizieren, deren Mutation diese Schäden bewirkten und diese in drei Gruppen zu untergliedern, die für unterschiedliche Aspekte des vesikulären Transports wichtig waren. Schekman wurde 1948 in Minnesota (USA) geboren und verbrachte den Hauptteil seines Forscherlebens an der Universität von Kalifornien in Berkeley. Darüber hinaus ist er heute am Howard Hughes Medical Institute in Chevy Chase, Maryland, tätig.

Randy Schekman

Bild: Howard Hughes Medical Institute

Auf der Ebene der Proteine beschäftigte sich James Rothman mit dem Vesikeltransport. Er fand dabei, dass die Ausbildung eines Protein-Protein-Komplexes es den Vesikeln ermöglicht, an ihre Zielmembran anzudocken und den Prozess der Fusion einzuleiten. Weil unterschiedliche Proteine dabei unterschiedlichen Orten in der Zelle oder an der Zellmembran entsprechen,  kann auf diese Weise die Lenkung des intrazellulären Verkehrs gesteuert werden.Rothman wurde 1950 in Massachusetts den USA geboren  und forschte am MIT, an den Universitäten Stanford und Princeton, am Memorial Sloan-Kettering Cancer Institute und an der Columbia University. Seit 2008 hat er eine Professur an der Universität Yale in New Haven, Connecticut, inne.

James Rothman

Bild: Yale University

Entscheidend für die Signalübertragung an den Synapsen

Für die Rolle der Vesikel bei der Ausschüttung von Neurottransmittern an den Synapsen des Zentralnervensystems  interessierte sich Thomas Südhof. In diesem Fall dient das zelluläre Transportsystem der Reizweiterleitung zwischen der Nervenzellen, muss zeitlich also äußerst präzise reguliert sein. Südhof konnte zeigen, dass Proteine, die auf den Zustrom von Calcium-Ionen reagieren, Nachbarproteine sehr schnell zur Bindung der Vesikel an die Außenmembran veranlassen können. Thomas Südhof, der diese Entdeckungen in den 90er-Jahren machte, wurde 1955 in Göttingen (Deutschland) geboren. Nach einem Doktorat in Neurochemie ging er 1983 in die USA, wo er am University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas und am Howard Hughes Medical Institute forschte. Seit 2008 ist er Professor an der Universität Stanford.

Thomas Südhof

Bild: Stanford Univesrity