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entdeckt_01_2015

entdeckt 01.15 TITEL WWW.HZDR.DE Die Proteine packt sie dafür in kleine Partikel – sogenannte Nanodiscs. „Das kann man sich in etwa so vorstellen, als ob man eine Gartenpflanze in einen Blumentopf umsetzt“, erläutert Fischermeier. „Wir simulieren in diesen Nanodiscs die natürliche Zellumgebung, allerdings unter vereinfachten Bedingungen. Auf diese Weise können wir das CopA besser untersuchen.“ Die Herausforderung liegt darin, das Protein aus der Zelle zu lösen. Mithilfe eines speziellen Spülmittels beseitigt die Doktorandin die „Gartenerde" – also die Lipid- membran. Anschließend bringt sie das CopA in den zehn bis zwölf Nanometer großen „Blumentöpfen“ unter. Elisabeth Fischermeier konnte zum ersten Mal zeigen, dass dieser Transfer in die Nanodiscs möglich ist, ohne das Protein zu zerstören. Zukünftig könnte ihr Verfahren auch am Europä- ischen Röntgenlaser XFEL in Hamburg für die Untersuchung von Bio-Molekülen zum Einsatz kommen. Winzigste Lebewesen für spezielle Aufgaben Der gebürtigen Nürnbergerin, die nach dem Studium der Bio- chemie in Regensburg und Berlin 2011 mit der Promotion am HZDR begann, geht es um ein grundlegendes Verständnis, wie die Prozesse in der Zelle ablaufen: „In meinem Fall vor allem der Kupfertransport.“ Letztendlich könnte die Forschung aber zu neuen Möglichkeiten führen, um verunreinigte Böden und Gewässer von Schwermetallen zu reinigen. Neu ist diese Idee nicht. In den 1970er-Jahren wurden erstmals Bakterien entdeckt, die Schadstoffe abbauen können. Die Euphorie von damals hielt jedoch nicht lange. Die guten Laborergebnisse ließen sich praktisch nie auf die reale Um- welt übertragen. In der freien Natur finden die giftigen Stoffe und die Mikroorganismen nur schwer zueinander, da zu viele andere Faktoren, die zuvor bei den Laboruntersuchungen nicht beachtet wurden, die Prozesse stark beeinflussen. Zwar konnten einige Bakterien ihr Potenzial bereits unter Beweis stellen. So wurde zum Beispiel die Mikrobe Geobacter metal- lireducens eingesetzt, um aus dem Grundwasser rund um die stillgelegte Mine „Rifle Mill“ im Westen des US-Bundesstaates Colorado Uran zu entfernen. Der Erkenntnisgewinn lief dabei aber eher zufällig ab, wie Fi- schermeier einschätzt: „Bislang wird eher nach den speziellen Mikroorganismen gesucht, die von sich aus in der Lage sind, eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen, was in manchen Fällen auch zum Erfolg geführt hat.“ Die Biochemikerin will trotzdem den umgekehrten Weg gehen. „Wenn wir genau verstehen, wie die Prozesse in den Zellen ablaufen, könnte es uns gelin- gen, Mikroorganismen zu züchten, die perfekt für spezielle Situationen geeignet sind. Im Falle von CopA könnten das zum Beispiel Mikroorganismen sein, die besonders resistent gegen Schwermetalle sind.“ Dafür müssen die Eigenschaften dieser winzigen Lebewesen allerdings grundlegend entschlüsselt werden, stellt Elisabeth Fischermeier fest. Ihre Forschung trägt dazu bei, einzelne Komponenten und ihr Zusammenspiel zu entdecken – auch wenn es noch ein paar Jahre dauern dürfte, bis der prakti- sche Einsatz tatsächlich möglich ist, wie die Doktorandin voraussagt. Dennoch könnte der „Türsteher“ CopA auf diese Weise vom Aufpasser für die Zelle zum Schutzpersonal gegen Schwermetalle für gesamte Landstriche aufsteigen. Die Besten der Biowissenschaften An das HZDR kam Elisabeth Fischermeier über die Dresden International Graduate School for Biomedicine and Bioengineering (DIGS-BB), wo sie auch ihren Betreuer Karim Fahmy kennengelernt hat. Der Abteilungsleiter für Biophysik am HZDR engagiert sich stark in der Lehre und Forschung dieses Programms, das die TU Dresden im Jahr 2006 mit zahlreichen Partnern aus dem Verbund DRESDEN-concept gegründet hatte. Ziel ist es, den besten Doktoranden aus den Feldern der Zellbiologie, Biomedizin, Biophysik und Biotech- nologie eine optimale Betreuung zu bieten. So werden die Promovenden bei der DIGS-BB von einem Beratungskomitee, das sich aus drei bis vier erfahrenen Wis- senschaftlern zusammensetzt, unterstützt. Die Nachwuchs- forscher erhalten dank regelmäßiger Treffen unabhängigen Rat, um ihre Arbeit zielgerichtet voranzubringen. Sie durch- laufen bei DIGS-BB einen strengen Auswahlprozess. Bei einer „Interview Week“ werden das Fachwissen und die Motivation abgefragt. Gleichzeitig dienen die intensiven Gespräche mit beteiligten Wissenschaftlern dazu, ein passendes Betreuer- team zusammenzustellen. Die DIGS-BB, die durch die Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder finanziert wird, bedient gemeinsam mit der International Max Planck Research School for Cell, Develop- mental and Systems Biology vier wissenschaftliche Gebiete: Regenerative Medizin, Biophysik und Biotechnologie, Zell- und Entwicklungsbiologie sowie Computerbiologie. Derzeit arbeiten innerhalb der Graduiertenschule rund 200 Dokto- randen an ihrer Promotion. www.dresden-ipp.de KONTAKT _Institut für Ressourcenökologie am HZDR Elisabeth Fischermeier e.fischermeier@hzdr.de WWW.HZDR.DE

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