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Joachim Frank zum Achtzigsten : Eingefrorene Erreger unter der Lupe

Joachim Frank in seiner Wohnung in New York,am 4. Oktober 2017, kurz nachdem er den Telefonanruf aus Stockholm erhalten hat. Bild: AP

Dank der Kryo-Elektronenmikroskopie ist es möglich, auch Biomoleküle, aber auch Viren wie Zika und Sars-CoV-2 naturgetreu in 3D abzubilden. Ihr Miterfinder, der deutsch-amerikanische Biophysiker Joachim Frank, feiert heute seinen achtzigsten Geburtstag.

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          Virologen, Mediziner und Pharmazeuten wissen mittlerweile ziemlich genau, womit sie es beim neuen Coronavirus zu tun haben und wo sich mögliche Angriffspunkte für einen Impfstoff verbergen. Geholfen haben ihnen dabei die mikroskopischen Aufnahmen des Erregers, aus denen sie die molekulare Struktur des Virus und seiner Proteine rekonstruieren konnten. Dabei ist Mikroskopiertechnik zum Einsatz gekommen, an deren Entwicklung maßgeblich der deutsch-amerikanische Biophysiker und Nobelpreisträger Joachim Frank beteiligt war.

          Manfred Lindinger
          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Frank, der in Weidenau nahe Siegen geboren wurde und nach seiner Promotion in München 1970 als Postdoc in die Vereinigten Staaten – seine spätere Heimat – ging, verfolgte früh das Ziel, Biomoleküle in ihrer natürlichen Umgebung sichtbar zu machen. Die klassische Elektronenmikroskopie schien nicht geeignet: Das erforderliche Vakuum und der starke Elektronenstrahl zerstört die fragilen Proben. Mit dem Briten Richard Henderson, der in Cambridge einen Weg gefunden hatte, organische Proben für die Elektronenmikroskopie zu präparieren, gelangen ihm in den frühen neunziger Jahren gestochen scharfe Bilder des Membranproteins Bacteriorhodopsin und weiterer Lebensmoleküle. Frank hatte die Mathematik entwickelt, mit der man jetzt am Computer aus verschwommenen Aufnahmen naturgetreue 3D-Abbilder anfertigen konnte.

          Modernes Kryo-Elektronenmikroskop Bilderstrecke
          Kryo-Elektronenmikroskopie : Biomoleküle und Viren in 3D

          Einen weiteren Schritt unternahm Jacques Dubochet in Lausanne. Er zeigte, dass man durch abruptes Abkühlen auch Biomoleküle in wässrigen Lösungen untersuchen konnte. Fortan ließen sich auch die Strukturen etwa von Zellbausteinen mit Elektronenstrahlen in atomarer Auflösung ablichten. Darunter waren auch Franks Lieblingsmoleküle, die Ribosomen, die Körperzellen zur Proteinsynthese nutzen

          Wandler zwischen den Welten

          Der Siegeszug der Kryo-Elektronenmikroskopie begann, für deren Entwicklung Frank und seine beiden Mitstreiter 2017 mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Vier Jahre zuvor war es bereits gelungen, das Zikavirus in allen Details abzulichten, was die Suche nach einem Impfstoff beflügelte. Heute bewährt sich die Kryo-Mikroskopie in der Corona-Forschung.

          Joachim Frank – seit 1997 auch amerikanischer Staatsbürger – ist ein Wandler zischen den Welten. Nicht nur als Wissenschaftler – seine Forschungen führten ihn mit Zwischenstopps in Deutschland an renommierte englische und amerikanische Forschungsstätten, zuletzt an die Columbia University in New York, wo er seit 2008 Professor ist.

          Franks zweite Leidenschaft ist die Fotografie und Schriftstellerei. Seine Werke in Bild und Wort veröffentlicht er vor allem auf seiner eigenen Internetseite („Franx Fiction“), für ihn „ein Megaphon, eine Verstärkung und ein Mikrophon-Test“. Heute feiert Joachim Frank seinen achtzigsten Geburtstag.

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