Die Universität Bayreuth – in der Mitte zwischen Berlin und München gelegen - ist ein international führender Standort für Strukturbiologie. Dieser ist weltweit bekannt als Zentrum der NMR-Spektroskopie und als Heimat auf Spitzenniveau röntgenkristallographisch arbeitender Wissenschaftler an den Lehrstühlen Biochemie und Biopolymere im Forschungszentrum für Bio-Makromoleküle BIOmac. Dessen Mitarbeiter suchen nach Krankheitsursachen, bei der die Wissenschaft auf der Stelle tritt. Mittelfristig gehen die Bayreuther Forscher davon aus, dass es mit ihrer Hilfe gelingt, neue, effektive Arzneimittel beispielsweise gegen Infektionen und Allergien zu entwickeln.

Die technischen Möglichkeiten in Bayreuth sind einzigartig: Der Lehrstuhl Biopolymere im Forschungszentrum für Bio-Makromoleküle BIOmac an der Universität Bayreuth ist neben dem Institut des Sciences Analytiques in Lyon die weltweit zweite Institution, die für ihre molekularmedizinischen, strukturbiologischen und chemischen Forschungen mit einem NMR-Gerät mit dem stärksten derzeit für diesen Anwendungsbereich erhältlichen Magneten ausgestattet ist. Den Mitarbeitern steht ein hochauflösendes Spektrometer der Feldstärke 23,4 Tesla, das entspricht einer Protonenresonanzfrequenz von einem GHz, zur Verfügung. Das Bayreuther 1-GHz-Gerät wird durch Abschirmung des Magneten gegen Einflüsse von außen zusätzlich stabilisiert. Was hochtechnisch und trocken klingt, hat vor allem eine Bedeutung: Derart genaue Aufnahmen von molekularen Strukturen in Lösung gibt es sonst nirgends auf der Welt.

Obwohl es inzwischen antivirale Therapien gegen HIV, den viralen Verursacher von AIDS gibt, ist die Krankheit nicht heilbar, und es gibt Viren, die gegenüber den verwendeten Medikamenten resistent sind. Mithilfe der 1-GHz-NMR-Spektroskopie werden deshalb am Lehrstuhl Biopolymere virale Proteine untersucht, etwa das für die Virusvermehrung notwendige Enzym Reverse Transkriptase. Wer das Enzym stoppen kann, kann auch die HIV-Vermehrung im Körper stoppen – so die Hoffnung der Wissenschaft. Einer Bayreuther Arbeitsgruppe ist es gelungen, die Grundlage dafür zu legen, dass spezifische, innovative Hemmstoffe dieses Enzyms künstlich hergestellt werden können.

Eine andere Arbeitsgruppe am Lehrstuhl Biopolymere setzt das Spektrometer in Kombination mit speziellen Markierungsverfahren ein. So untersucht sie das riesige, für die Vermehrung von Bakterien notwendige Protein RNA-Polymerase (RNAP) und Proteine, welche die RNAP-Aktivität regeln. Die so gewonnenen Erkenntnisse sind Basis für das gezielte Design neuer Wirkstoffe. Damit sind die Forscher an der Universität Bayreuth Vorreiter im Kampf gegen antibiotikaresistente Keime.

Ein weiterer Fokus der NMR-Spektroskopie liegt auf dem Gebiet der Allergieforschung. Dank des 1-GHz-Spektrometers konnten Konformationen von Allergenen und deren Komplexen mit kleinen Molekülen bestimmt werden. Jetzt kann man Proteine gezielt modifizieren, um Allergene in harmlose Proteine umzuwandeln. Diese können dann in der spezifischen Immuntherapie zum Einsatz kommen. Die Bayreuther tragen so auch zur Aufklärung bisher unbekannter natürlicher Funktionen von Allergenen bei. Damit gibt es die Chance, allergene Proteine etwa in Pflanzen durch nicht-allergene zu ersetzen und somit auch in Lebensmitteln auszutauschen.

An der Universität Bayreuth bestehen damit einzigartige Potenziale für grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung. Doch dieses Spektrometer steht nicht nur Bayreuther Forschern zur Verfügung: Die gesamte Infrastruktur ist zugänglich für alle universitären Arbeitsgruppen für NMR-basierte Strukturbiologie in Deutschland. In Bayreuth hofft man im doppelten Wortsinne auf die magnetische Wirkung des 1-GHz-Spektrometers: Die Nutzung des Geräts soll durch ein Netzwerk zahlreicher biophysikalischer Forschungseinrichtungen in Europa Forscher aus aller Welt anziehen.


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