Medizin-Nobelpreis: An zwei Amerikaner für die Entdeckung der RNA-Interferenz.
E
s begann mit einem Fiasko: 1990 pflanzten Forscher des Kölner Max- Planck-Instituts für Züchtungsfor schung auf einem Versuchsfeld 30.800 Petunien. Die blühten von Natur aus weiß - sie gehörten zu einer Mutante, die keine Farbstoffe bilden kann -, aber man hatte ihnen ein Mais-Gen eingebaut, das sie lachsrot färben sollte. Im Labor taten sie das auch, aber auf dem Feld wurden viele wieder weiß. Und als es sommerlich heiß wurde, trieben sie es noch bunter, neben weißen und lachsroten Blüten zeigten sich weiße mit lachsroten Streifen oder Punkten, sie hatten auch andere veränderte Eigenschaften - bessere Resistenz gegen Pilze - und sie konnten die Eigenschaften vererben.
Für die Pflanzen-Gentechnik in Deutschland war das ein Desaster, es war der erste Freisetzungsversuch, er bestätigte alle Befürchtungen der Kritiker: Das Hantieren mit Genen hatte unvorhersehbare Konsequenzen. Die Forscher hingegen wurden wacher, für sie gibt es keine Fehlschläge, die Petunien zeigten nur, dass irgendetwas am traditionellen Bild der Informationsweitergabe von einer Generation zur nächsten nicht stimmte und das "zentrale Dogma" neu überdacht werden musste.
Dieses hatte Francis Crick 1953 formuliert: Die genetische Information ist gespeichert in doppelsträngiger DNA, sie wird in einsträngige RNA umgeschrieben und dann in Proteine umgesetzt (siehe Kasten unten). Die beiden Endpunkte waren entscheidend, RNA nur der Vermittler in dienender Rolle.
Zunächst glaubte man, dass die RNA in den Protein-Produktions-Maschinen sitzt, den Ribosomen. Aber: Die DNA ist im Zellkern, die Ribosomen sind weit weg, wie kommt die Information hin? 1961 hatten Francois Jacob und Jacques Monod eine Idee, sie wurde 1965 mit dem Nobelpreis gelohnt (Crick/Wilkins/Watson hatten für ihre Entdeckung der DNA 1953 bis zum Preis bis 1962 warten müssen): Es könne eine besondere RNA geben, die die Information vom Kern zu den Ribosomen bringt, die Messenger-RNA (mRNA). 1967 wurde sie gefunden, immer noch war RNA nichts als der Bote, aber 1977 kam eine Überraschung: RNA schrieb nicht immer und einfach getreu um, sie konnte sich aufspalten ("splice") und aus ein- und derselben DNA verschiedene Proteine produzieren lassen.
Sie kann es auch umgekehrt, sie kann Gen-Befehle nicht ausführen lassen, unterdrücken, hier kommen die Petunien ins Spiel. Sie zeigten, dass die Expression von Genen verhindert werden kann, man merkte es auch an anderen Pflanzen. Den Mechanismus kannte man nicht, man nannte ihn "gene-silencing". Zunächst vermutete man, dass ein mRNA-Strang, der irgendetwas bedeutete - rote Blütenfarbe etwa - und deshalb "sense" genannt wurde, von einem komplementären Strang blockiert werden kann, "antisense". Aber das war zu einfach, "antisense" wirkte nicht immer, und bisweilen stellte auch "sense" die Gene still.
1998 fanden Andrew Fire und Craig Mello die Lösung, für die sie den Medizin-Nobelpreis erhalten. Sie fanden sie auf einem anderen Feld, nicht an Pflanzen, sondern am Fadenwurm: Man muss "sense" und "antisense" in einer doppelsträngigen RNA kombinieren, dann verhindern sie, dass die Botschaft, die mRNA von DNA zu Ribosomen trägt, dort auch ankommt. Das liegt daran, dass Zellen die ihnen unvertraute doppelsträngige RNA zerstören: Ein Protein ("Dicer") zerhäckselt diese RNA, ein zweites Protein bindet Fragmente an sich. Trifft dieses Gebilde auf komplementäre RNA - sei es die eines Virus oder die von mRNA -, wird sie zerstört. Die Forscher nannten das "RNA-Interferenz" (RNAi), die Entdeckung "öffnete ein neues Forschungsfeld", so begründet das Nobel-Komitee seine Wahl.
Denn man kann damit Gene gezielt stilllegen, querbeet durch das Reich des Lebens, die Gentechnik hat aus ihrem Fehlschlag ein neues, hochpräzises Instrument gewonnen. Erfunden hat sie es nicht, das hat schon die Natur selbst, zur Abwehr von Attacken: Viele Viren tragen ihre Erbinformation in einer doppelsträngigen RNA. Diese wird von Dicer zerhäckselt, so wehren sich Pflanzen, Würmer und Fliegen - ob auch Menschen, ist nicht geklärt. Sinnvoll wäre es: Auch wir haben Virengene, sie haben sich im Lauf der Evolution in unserem Genom eingenistet; und wir haben Transposons, Genstücke, die im Genom herumwandern und unerwünschte Botschaften bringen, vermutlich in doppelsträngiger RNA: Zusammen könnten endogene Viren und Transposons 50 Prozent des Genoms ausmachen. Ihre Botschaften werden von RNAi entschärft, diese RNA gilt deshalb auch als "Immunsystem des Genoms".
Aber es geht nicht nur um Abwehr: Der einstige Gehilfe zeigt immer mehr Macht, ganz kurze "microRNA" kann Gene steuern - und dabei selbst von der Umwelt gesteuert werden wie die Petunien von der Wärme -, 1999 entdeckte es David Balcombe an Pflanzen. Die blieben ohne Preis: "Wir sind sehr glücklich für Fire und Mello", erklärt Marjorie Matzke, die mit ihrem Mann seit Jahren in Österreich an Instituten der Akademie der Wissenschaften RNA an Pflanzen erforscht, zur "Presse": "Aber Pflanzengenetiker haben auch viel beigetragen. Es wäre angemessen gewesen, wenn auch einer von ihnen mit dem Preis bedacht worden wäre - er kann ja dreigeteilt werden -, Balcombe etwa." Oder einer von den Matzkes, deren Arbeiten in der Begründung des Komitees mehrfach zitiert werden.