Von+Hans+Schuh

Manchmal entscheiden ganz banale Zufälle über das Schicksal eines Menschen. Als junger Mann stand Edmond H. Fischer Ende der dreißiger Jahre in Genf vor einer schwierigen Entscheidung. Sollte er, der begeisterte Pianist, sich auf dem Konservatorium weiter ausbilden lassen oder Chemie studieren? Er warf eine Münze und ließ sie entscheiden – zugunsten der Chemie. Es war ein absoluter Glücksfall: Am Montag dieser Woche erreichte den 72jährigen Biochemiker Ed Fischer aus Stockholm die Nachricht, daß er zusammen mit seinem Forscherkollegen an der University of Washington in Seattle, dem 74jährigen Edwin G. Krebs, den Nobelpreis für Physiologie und Medizin erhält. Die Ehrung ist mit einem Preisgeld von insgesamt 1,8 Millionen Mark verbunden.

Die „zwei Eddies“, wie sie in Fachkreisen genannt werden, forschen seit rund vierzig Jahren auf dem gleichen Gebiet. Bereits Mitte der fünfziger Jahre stießen die beiden Biochemiker auf ihrer Suche nach den Prozessen, mit denen der Körper die „Brennstoffzufuhr“ für die Muskeln in Form von Glukose (Traubenzucker) reguliert, auf eine wahre Goldader. Damals ahnten weder sie noch die Fachkollegen, wie bedeutend ihre Entdeckung mit dem zungenbrecherischen Namen „reversible Phosphorylierung“ war. Heute ist bekannt, daß nicht nur die Kontraktion der Muskeln, sondern auch ein großer Teil des Stoffwechsels im Körper, das Wachstum von Zellen, die Hormonsteuerung, das Funktionieren des Immunsystems, ja sogar Nerven- und Hirnfunktionen nicht möglich sind ohne reversible Phosphorylierung,

Worauf beruht die unglaublich klingende Vielseitigkeit der Entdeckung von Fischer und Krebs? Die beiden haben ein Grundprinzip der Steuerung von Stoffwechselvorgängen gefunden. Es fußt auf einer Art Gleichgewicht zwischen „Spieler“ und „Gegenspieler“: Durch Phosphorylierung schaltet die Natur biochemische Prozesse ein und aus. Dies erzielt sie mit einem relativ einfachen Trick: Sie aktiviert oder lähmt jene Myriaden winziger Helfershelfer, ohne die in der komplizierten Suppe des Lebens kaum etwas geht, die Enzyme.

Enzyme helfen nicht nur der Hausfrau beim Wäschewaschen. Als Katalysatoren beschleunigen sie unzählige Stoffwechselvorgänge oder machen sie überhaupt erst möglich. Fast immer, wenn im Körper Moleküle auf-, um- oder abgebaut werden, helfen Enzyme dabei, die chemischen Bindungen zu knüpfen oder zu lösen. Für ihre „Arbeit“ benötigen die Enzyme in der Regel zweierlei: Erstens müssen sie selbst eine ganz bestimmte äußere Form annehmen, die optimal zu den chemischen Bausteinen paßt, die von ihnen zusammengefügt oder getrennt werden sollen. Nur über ihre Paßform „erkennen“ die Enzyme, welche Moleküle sie aus dem Saft der Zellen herausfischen und bearbeiten sollen. Und zweitens benötigen sie für ihre Aktivität Energie. Für beides sorgt die Phosphorylierung.

Hierbei werden energiereiche Phosphatmoleküle auf Enzyme übertragen, die dadurch ihre Form ändern und aktiv werden können. Die Phosphatübertragung kommt also einem „Anschalten“ der Enzyme gleich. Sie erfolgt über spezielle Trägersubstanzen, die Phosphatasen, kurz auch nur Kinasen genannt (griechisch: kinein = bewegen). Kinasen bringen gewissermaßen Bewegung in die Biochemie. Die Übertragung ist reversibel, das heißt sie läßt sich auch umkehren, indem Phosphat von den Enzymen wieder entfernt wird. Auch hierfür gibt es molekulare Träger, sie heißen Phosphatasen und bewirken ein „Abschalten“ der Enzyme. Kinasen und Phosphatasen sind somit Spieler und Gegenspieler, wirksame Regulatoren des Stoffwechsels.

Fischer und Krebs konnten das Ein- und Ausschalten einer bestimmten Enzymsorte durch Phosphat erstmals am Beispiel der Energieversorgung von Muskeln aufzeigen. Aktive Muskeln „verbrennen“ Glukose, doch diese muß erst einmal aus den Energievorräten des Körpers bereitgestellt werden. Muskelzellen und die Leber speichern Energie in kompakter Form als Glykogen. Dieses besteht aus langen Ketten fest miteinander verknüpfter Glukosemoleküle, Bei Energiebedarf spalten bestimmte Enzyme (Phosphorylasen) wie Holzhacker das Glykogen in Glukosemoleküle auf und versorgen so die arbeitende Muskulatur mit einem steten Brennstoffnachschub. Ruhen die Muskeln, dann werden auch die spaltenden Enzyme gestoppt. Lange Zeit war es ein Rätsel, wie die Enzyme an- und ausgeschaltet werden. Erst die „beiden Eddies“ konnten zeigen, daß Kinasen und Phosphatasen die Befehle „Knüppel-ausdem-Sack“ oder „in-den-Sack“ übermitteln.