Nach dem begnadeten ägyptischen Chemiker Professor Ahmed Zewail, der den Nobelpreis für Chemie 1999 gewann, hat 2015 erneut ein Chemiker aus einem islamischen Land den Preis erhalten.

Der in der Türkei geborene Biochemiker Dr. Aziz Sancar hat die ehrenvolle Auszeichnung für 2015 erhalten, zusammen mit zwei anderen Chemikern Tomas Lindahl und Paul Modrich. Sie erhielten die Auszeichnung für ihre Forschung zur Reparatur des Erbguts.

Die drei frisch gekürten Nobelpreisträger haben grundlegende Mechanismen aufgeklärt, wie Zellen die korrekte Abfolge der DNA-Bausteine wiederherstellen. Diese Reparaturwerkzeuge der Zelle sind so zentral, dass ihr Versagen zum Beispiel bei der Entstehung von Krebs eine grosse Rolle spielt. Das Nachlassen ihrer Effizienz spielt zudem beim Altern eine Rolle.

Ein instabiler Baustein

Lindahl gilt als Pionier im Forschungsfeld der DNA-Reparatur. Er erkannte, dass der DNA-Baustein C chemisch relativ instabil ist und sich leicht in einen anderen Baustein umwandeln kann. Über die Zeit müssten dadurch also alle Cs in der menschlichen Erbinformation verloren gegangen sein, so Lindahls theoretische Überlegung. Da dem nicht so ist, musste ein Reparaturmechanismus existieren, der das korrekte C wieder herstellte. So kam er der sogenannten Basen-Exzisions-Reparatur auf die Schliche. Bestimmte Enzyme, DNA-Glycosylasen genannt, erkennen den falschen Baustein und schneiden ihn aus, weitere Enzyme ersetzen ihn wieder durch C.

Falsch kopiert

Aber auch beim reinen Kopieren der DNA können sich Fehler einschleichen. Die zelluläre DNA-Kopiermaschine ist zwar sehr genau, macht aber trotzdem Fehler und setzt - wenn auch selten - den falschen Baustein ein, der dann mit der Vorlage nicht richtig paart. Wird die so entstandene Fehlpaarung nicht repariert, wird der Fehler bei der nächsten Kopierrunde weitergegeben und wird zur Mutation.

Modrich entschlüsselte, wie die Zelle mit diesen Fehlpaarungen von DNA-Bausteinen umgeht: Nämlich mittels der sogenannten Mismatch-Reparatur. Dabei erkennen bestimmte Enzyme die Fehlpaarung, setzen einen kleinen Schnitt in den gerade erst neu aufgefüllten Einzelstrang und bauen ihn von dort her ab, über den falsch eingesetzten Baustein hinaus. Anschliessend wird dieses Stück noch einmal neu synthetisiert.

UV-Schäden ausgebügelt

Dass nicht bereits der kleinste Sonnenstrahl Sonnenbrand und Hautkrebs verursacht, verdanken wir der sogenannten Nukleotid-Exzisions-Reparatur, für deren Entdeckung Sancar mit dem diesjährigen Chemie-Nobelpreis geehrt wird. Die UV-Strahlen führen in der DNA dazu, dass sich beispielsweise nebeneinander liegende T-Bausteine chemisch miteinander verbinden zu einem sogenannten T-Dimer. Dies verändert die Struktur der DNA so, dass die Kopiermaschine nicht mehr einfach darüber hinweglesen kann. Für die Zelle bedeutet das ein Desaster, das, sofern es sich nicht beheben lässt, zu noch weitreichenderen Schäden oder gar zum Zelltod führt. Sancar beschrieb das Zusammenspiel verschiedener Enzyme, die den DNA-Einzelstrang mit dem T-Dimer entfernen und anhand der Vorlage des gegenüberliegenden Strangs neu auffüllen.

Ähnlich geht die Zelle auch mit Schäden durch chemische Substanzen um, die ebenfalls unnatürliche Zwischenverbindungen erzeugen und die Struktur der DNA verbiegen. Dazu zählen beispielsweise auch krebserregende Substanzen in Zigarettenrauch.

Mutationen in Komponenten dieses Reparatursystems sind Ursache verschiedener Erbkrankheiten, zum Beispiel dem Cockayne-Syndrom oder Xeroderma pigmentosum. Beide zeichnen sich durch eine extreme Lichtempfindlichkeit und hohes Hautkrebsrisiko aus.

onislam.net und nzz.ch

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