09.10.2002 · Den Chemienobelpreis 2002 teilen sich drei Forscher „für die Entwicklung von Methoden zur Identifikation und Strukturanalyse von biologischen Makromolekülen“.
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Die Chemie-Nobelpreisträger Fenn, Tanaka und Wüthrich
Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat beschlossen, den Nobelpreis des Jahres 2002 „für die Entwicklung von Methoden zur Identifikation und Strukturanalyse von biologischen Makromolekülen“ vergeben. Zur einen Hälfte ging der Preis an an den Amerikaner John B. Fenn und den Japaner Koichi Tanaka „für ihre Entwicklung von weichen Desorption/Ionisation-Methoden zur massenspektrometrischen Analyse von biologischen Makromolekülen“. Die andere Hälfte der 10 Millionen Schwedischer Kronen (1,1 Millionen US-Dollar) erhält der Schweizer Kurt Wüthrich „für seine Entwicklung der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie zur Bestimmung der dreidimensionalen Struktur von biologischen Makromolekülen in Lösung“.
Der diesjährige Nobelpreis in Chemie handelt von neuen, kraftvollen Analysenmethoden zum Studium von biologischen Makromolekülen, zum Beispiel Proteinen. Die Möglichkeit, Proteine nachzuweisen, im Detail zu analysieren und dreidimensional in Lösung darzustellen, hat das Verständnis der Lebensprozesse erweitert. Beide Methoden haben vor allem die Entwicklung neuer Heilmittel revolutioniert, hieß es in der Begründung der Königlichen Akademie. Neue und vielversprechende Anwendungen werden laufend auch aus anderen Bereichen gemeldet, beispielsweise aus der Lebensmittelkontrolle und der Frühdiagnostik von Brust- und Prostatakrebs.
Massenspektrometrie für Makromoleküle
Massenspektrometrie ist eine sehr wichtige Analysenmethode - sie wird im allgemeinen in jedem Chemielaboratorium angewendet. Früher konnten nur kleinere Moleküle identifiziert werden, aber John B. Fenn und Koichi Tanaka haben Methoden entwickelt, die auch die Analyse biologischer Makromoleküle ermöglichen. John B. Fenn veröffentlichte 1988 die sogenannte ESI (electrospray ionisation) Methode. Mit ihr werden zuerst kleine, geladene Tropfen einer Proteinlösung produziert, welche dann wegen des verdunstenden Wasseranteils zusammenschrumpfen. Langsam bleiben frei schwebende Protein-Ionen übrig, deren Massen man zum Beispiel dadurch ausrechnen kann, dass man sie beschleunigt und die Flugzeit über eine bekannte Strecke misst. Gleichzeitig führte Koichi Tanaka eine andere Technik ein, um Proteine frei schweben zu lassen, nämlich mittels weicher Laserdesorption (soft laser desorption). Ein Laserpuls muss die Probe treffen, die in kleine Teile „gesprengt“ wird und somit die Moleküle freigibt.
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Preisträger Wüthrich
Die Arbeit des Nobelpreisträgers Fenn hat Ursprünge in Deutschland. Fenn arbeitete wissenschaftlich mit Jan Peter Toennies am Göttinger Max-Planck-Institut (MPI) für Strömungsforschung 1983/84 zusammen. Die Ergebnisse stehen in Zusammenhang mit den
1988 veröffentlichten Ergebnissen, für die Fenn den Nobelpreis zugesprochen bekam. Schon vor 20 Jahren würdigte auf diese Weise die deutsche Alexander von Humboldt-Gesellschaft die Verdienste des analytischen Chemikers.
Weiterentwicklung der Kernresonanz
Der zweite Teil des Preises zeichnet die Weiterentwicklung einer anderen Lieblingsmethode unter Chemikern, nämlich der kernmagnetischen Resonanz, NMR, aus. Mit NMR erhält man Information über die dreidimensionale Struktur und die Beweglichkeit des Moleküls. Sein Nobelpreis wird damit begründet, dass Kurt Wüthrich durch seine Arbeit zu Beginn der 1980er Jahre die Anwendung von NMR auf Proteine ermöglicht habe. Er entwickelte zum einen eine generelle Methode zur systematischen Bestimmung gewisser Fixpunkte im Proteinmolekül, zum anderen ein Prinzip, um mittels der Abstände die dreidimensionale Struktur auszurechnen. Der Vorteil der NMR ist, dass man die Proteine in Lösung, also in einer den Verhältnissen in den Zellen gleichenden Umgebung studieren kann.
Die Preisträger
John B. Fenn, geb. 1917 (85 Jahre) in New York City, USA (Bürger der USA). Promotion in Chemie 1940 und Professor Emeritus 1987 an der Yale University, USA. Forschungsprofessor an der Virginia Commonwealth University, Richmond, Virginia, USA; www.has.vcu.edu/che/people/fenn.html
Koichi Tanaka, geb. 1959 (43 Jahre) in Toyama City, Japan (Bürger Japans). B. Eng. an der Tohoku Universität, Japan. Forschungs- und Entwicklungsingenieur bei Shimadzu Corp., Kyoto, Japan; www.shimadzu.com.
Kurt Wüthrich, geb. 1938 (64 Jahre) in Aarberg, Schweiz (Bürger der Schweiz). Promotion in anorganischer Chemie 1964 an der Universität Basel. Professor für Biophysik an der ETH, Zürich, Schweiz, und Gastprofessor an The Scripps Research Institute, La Jolla, Cal., USA; www.mol.biol.ethz.ch/wuthrich.
