Unser Erbgut kann sich von allein reparieren. Wie es das macht, haben der Schwede Tomas Lindahl, der Amerikaner Paul Modrich und der in der Türkei geborene US-Forscher Aziz Sancar erforscht. Dafür werden sie mit dem Nobelpreis in Chemie 2015 geehrt. Das teilte das Nobel-Komitee in Stockholm mit.

Die drei Forscher hätten "auf molekularer Ebene entschlüsselt, wie Zellen beschädigte DNA reparieren und die genetischen Informationen erhalten können", hieß es in der Begründung. Solche Erbgutschäden könnten "sehr ernsthafte Folgen haben", sagte Nobel-Juror Claes Gustafsson. Jedem der Drei fällt ein Drittel der höchsten wissenschaftlichen Auszeichnung zu. Sie teilen sich ein Preisgeld von umgerechnet 850.000 Euro. Lindahl, Modrich und Sancar hatten unabhängig voneinander Mechanismen der DNA-Reparatur aufgedeckt.

Das Leben, wie wir es heute kennen, ist vollständig abhängig von DNA-Reparaturmechanismen.
Sara Snogerup Linse, Chefin der Nobel-Jury

Das Erbgut steuert alles, was im Körper passiert – und zwar bei allen Lebewesen, von der Mikrobe bis zum Menschen. Gespeichert ist diese Information des Lebens in jeder Zelle – als Strang aus Desoxyribonukleinsäure, kurz DNS, meist aus dem Englischen DNA genannt. Doch diese Ketten, als Doppelhelix aufgewickelt, sind anfällig.

UV-Strahlung kann sie beschädigen, freie Radikale bringen die Informationen darin durcheinander. Und das hat schwere Folgen: Krebs zum Beispiel kann durch Erbgutschäden entstehen. Außerdem würden die Zellen rapide altern, gäbe es nicht körpereigene Tricks, den Verfallsprozess auf Zellebene zumindest teilweise auszugleichen.

Die Arbeit der mit dem Nobelpreis geehrten Forscher habe "grundlegendes Wissen über das Funktionieren lebender Zellen" geliefert und sei beispielsweise nützlich für die Entwicklung neuer Krebstherapien, sagten Forscher aus dem Nobel-Komitee. 

Tomas Lindahl, 77, Krebsforscher aus Schweden. Das Komitee der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften machte dieses Jahr eine seltene Ausnahme und kürte einen Landsmann mit einem Nobelpreis. Lindahl hatte Ende der 1960er Jahre mit RNA experimentiert, der zumeist einsträngigen Verwandten der DNA. Sie ist dafür bekannt, unter Hitze rasch zu zerfallen.

Wenn das Erbgut so empfindlich ist, wie kann es dann trotzdem ein Leben lang funktionieren? Diese Frage trieb den Chemiker aus Schweden derart um, dass er die Doppelhelix mehreren Härtetests unterzog. Das überstand sie nicht so gut: Selbst im Schutz der Zelle zerfiel der Strang mit der Zeit. Lindahls Schlussfolgerung: Es muss molekulare Mechanismen geben, die all die Defekte beheben. Es dauerte bis 1974 ehe der Chemiker fündig wurde. In einem Bakterium. Die Mikrobe enthielt ein Enzym, das aktiv Schäden im Erbgut behob. 

Seitdem hat Lindahl viele ähnliche Reparatur-Proteine entdeckt. Im Verlauf seiner Karriere fand er immer mehr Teile, die im Erbgut-Werkzeugkasten stecken und zusammenarbeiten; zuerst in den Zellen von Bakterien und später auch in denen von Menschen. Der Mechanismus ist heute als "Basen-Exzisionsreparatur" bekannt.

Paul Modrich, 69, Biochemiker. "Du solltest dieses DNA-Zeug lernen", riet der Vater des dritten Chemie-Nobelpreisträgers seinem Sohn 1963. Paul Modrich hat auf ihn gehört und stürzte sich auf die Erforschung des Erbguts.

Gerade erst hatten die Entdecker der DNA-Struktur, James Watson und Francis Crick, den Nobelpreis bekommen. Wesentliche Bausteine der DNA-Doppelhelix sind Basen. Es gibt vier Typen – Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin –, die Paare bilden können. So werden die Stränge zusammengehalten. Adenin passt zu Thymin, Cytosin zu Guanin. Manchmal aber kommt es zu einer Fehlpaarung. Auch solche Mismatches muss der Körper reparieren, um Defekten vorzubeugen. Dabei entdeckte Modrich auch: Wo die falschen Basen ein Paar bilden, können bestimmte Moleküle nicht andocken. Reparatur-Enzyme erkennen daran, welchen Teil der DNA sie auswechseln müssen. Entscheidend ist das immer dann, wenn Erbgut in der Zelle kopiert wird.

Wie dieser Mechanismus der "Basenfehlpaarungsreparatur" funktioniert, hat Modrich mithilfe eines manipulierten Virus herausgefunden (Lahue & Au & Modrich, 1989).

Aziz Sancar, 69, Molekularbiologe, geboren in der Türkei. Sancar fand Enzyme, die UV-Schäden erkennen und aus dem DNA-Strang entfernen (Sancar & Rupp, 1983). Der Name des Ganzen: Nukleotid-Exzisionsreparatur. Als er Mitte der 1970er Jahre anfing, die Reperatur-Tricks in den Zellen von Bakterien zu erforschen, war ein Reparaturmechanimus in Bakterien-DNA bereits bekannt – der kann aber nur ablaufen, wenn der Organismus Licht bekommt. Sancar entlarvte ein Werkzeug, das auch im Dunkeln arbeiten kann. Etwas, woran andere bis dato gescheitert waren. Heute weiß man: Ist dieses Werkzeug in der Zelle defekt, steigt das Hautkrebsrisiko.