Der Nobelpreis für Medizin 1968

Bei Susha Cheriyedath, M.Sc.Rezensiert von Sally Robertson, B.Sc.

Der Nobelpreis für Medizin wurde 1968 gemeinsam an Marshall W. Nirenberg, Har Gobind Khorana und Robert W. Holley verliehen. Diese Wissenschaftler wurden „für ihre Interpretation des genetischen Codes und seiner Funktion bei der Proteinsynthese“ ausgezeichnet.

Robert W. Holley wurde in Illinois, USA, geboren. Als er den Nobelpreis erhielt, war er an der Cornell University, NY, USA, tätig. Marshall W. Nirenberg wurde in NY, USA, geboren. Er war zum Zeitpunkt der Auszeichnung an den National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA, tätig.

Har Gobind Khorana wurde in Raipur, Indien, geboren und war zum Zeitpunkt der Auszeichnung an der University of Wisconsin, Madison, WI, USA, tätig. Alle drei Wissenschaftler wurden für ihre Arbeiten über den genetischen Code und seine Bedeutung bei der Übertragung von Informationen von der DNA auf Proteine gewürdigt.

Die Entschlüsselung des genetischen Codes

• Nirenberg und Khorana entdecken das „Codon“

Bis etwa 1960 waren die grundlegenden chemischen Wege, über die die DNA die Proteinsynthese anweist, bekannt. Doch der genetische Code war noch nicht geknackt.

Marshall Nirenberg, Har Gobind Khorana und ihre Kollegen waren die ersten, die den genetischen Code bestimmten und zeigten, wie die Nukleinsäurebasen mit ihrem Alphabet aus A, U, G und C die Reihenfolge der 20 verschiedenen Aminosäuren bei der Proteinsynthese bestimmen.

Im Jahr 1961 beschrieb Nirenberg, ein Biochemiker vom National Institute of Arthritic and Metabolic Diseases, das erste Basen-„Triplett“, einen Satz von drei Nukleotiden, die ein Codon bilden. Das Triplett kodierte für eine der zwanzig Aminosäuren, die zum Aufbau von Proteinen verwendet werden. Diese bahnbrechende Entdeckung führte in den nächsten fünf Jahren zur Entschlüsselung des gesamten genetischen Codes.

Eine Reihe von Reagenzglas-Experimenten wurde von Nirenberg und dem deutschen Wissenschaftler Johann Matthaei durchgeführt. Sie fügten einem „zellfreien System“ RNA-Ketten hinzu, die nur eine der 4 Basen der RNA – A, G, U und C – enthielten. Diesem System wurden auch radioaktiv markierte Aminosäuren zugefügt.

Wenn eine „poly-U“-RNA, die nur Uracil-Basen enthielt, dem System zugefügt wurde, zeigten radioaktive Messungen die Produktion von proteinähnlichen Molekülen, die ausschließlich aus einer einzigen Aminosäure – Phenylalanin – bestanden. Daraus schlossen die Forscher, dass das Basentriplett UUU die Anlagerung von Phenylalanin an wachsende Polypeptidketten antreibt.

In Fortführung dieser Technik entschlüsselte Nirenberg bis 1963 35 Basentripletts und bis 1966 mehr als 60 Tripletts, die alle drei spezifisch angeordnete Basen enthielten. Da es insgesamt 4 Basen in der RNA gab, gab es 64 mögliche Codons oder Tripletts im genetischen Code.

Das bedeutete, dass mehr als ein Codon für eine Aminosäure kodieren konnte, wodurch der Code redundant wurde. Zum Beispiel kodieren die Codons AAG und AAA für Lysin. Schließlich fand man heraus, dass drei der Codons – UAG, UAA und UGA – STOP-Codons sind, die das Ende von Aminosäureketten signalisieren.

Har Gobind Khorana, ein Forscher von der University of Wisconsin, erweiterte und adaptierte Nirenbergs Arbeit. Er entwickelte biochemische Methoden zur Herstellung synthetischer RNA mit spezifisch angeordneten Nukleotiden. Die erste dieser Nukleinsäuren bestand aus einer sich wiederholenden Sequenz der beiden Nukleotide U und C, die nach der Translation eine Aminosäurekette aus Serin und Leucin ergab. Später wurde synthetische RNA verwendet, um den Rest des genetischen Codes zu ermitteln.

Robert Holley und die Struktur der Nukleinsäuren

Robert Holley von der Cornell University entdeckte eine besondere Art von Nukleinsäure, die Transfer-RNA (tRNA), und entschlüsselte 1965 ihre Struktur. Es war das erste Mal, dass die Struktur einer biologisch aktiven Nukleinsäure festgelegt wurde. Es stellte sich heraus, dass die tRNA das geheimnisvolle Molekül war, das Crick zehn Jahre zuvor in seiner „Adapter-Hypothese“ vorgeschlagen hatte.

Sieben Jahre nach der Beschreibung des ersten Codons des genetischen Codes erhielten Nirenberg, Khorana und Holley 1968 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

1. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1968/
2. http://www.nobelprize.org/educational/medicine/gene-code/history.html
3. http://www.genome.gov/25520300
4. http://www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1961_Nirenberg.php

Weitere Lektüre

• Alle DNA-Inhalte
• Was ist DNA?
• DNA-Eigenschaften
• Chemische Modifikationen der DNA
• Biologische Funktionen der DNA

Geschrieben von

Susha Cheriyedath

Susha hat einen Bachelor of Science (B.Sc.) in Chemie und einen Master of Science (M.Sc.) in Biochemie von der University of Calicut, Indien. Sie hatte schon immer ein starkes Interesse an Medizin und Gesundheitswissenschaften. Im Rahmen ihres Masterstudiums spezialisierte sie sich auf Biochemie, mit Schwerpunkt auf Mikrobiologie, Physiologie, Biotechnologie und Ernährung. In ihrer Freizeit liebt sie es, in der Küche mit ihren superleckeren Backexperimenten einen Sturm zu entfachen.

Letzte Aktualisierung am 26. Februar 2019

Zitate