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Elisa Izaurralde - eine herausragende RNA-Forscherin

Die Direktoren des Tübinger Max-Planck-Instituts (MPI) für Entwicklungsbiologie haben zum zweiten Mal in Folge einen Leibniz-Preisträger in ihren Reihen. Dr. Elisa Izaurralde wurde gemeinsam mit ihrer Weggefährtin Dr. Elena Conti für ihre bedeutenden Arbeiten in der RNA-Forschung ausgezeichnet.

Izaurralde hatte gerade ihren Schulabschluss in der Tasche und war erst 17 Jahre alt, als es sie aus ihrer Heimatstadt Montevideo fort zog. Ein Grund dafür war die gute Portion Ehrgeiz, die sie schon in jungen Jahren antrieb. Izaurralde kann sich nicht erinnern, dass sie jemals etwas anderes werden wollte als Wissenschaftlerin.
Dr. Elisa Izaurralde (Foto: Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie)
„Heute gibt es in Uruguay sogar ein Institut Pasteur. Damals waren die Möglichkeiten jedoch sehr begrenzt, dort im Bereich Biologie und Biochemie gute Forschung zu machen“, erinnert sich Izaurralde. Die politische Situation - seit Mitte der 70er Jahre herrschte in Uruguay eine Militärdiktatur - bestärkte Izaurralde noch in ihrem Entschluss, das Land zu verlassen.

Für die nächsten zehn Jahre wurde die Schweiz ihre Heimat. Izaurralde studierte an der Universität Genf Biochemie und promovierte 1990 bei Prof. Dr. Ulrich Laemmli in Molekularbiologie. Laemmli revolutionierte Anfang der 70er Jahre die Biochemie mit einem neuen Verfahren zur Auftrennung von Proteinen, der SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese. Izaurralde fühlte sich wohl im Labor ihres berühmten Doktorvaters und verbrachte hier auch ihre erste Postdoc-Phase, die allerdings nur ein Jahr währte. Wie schon in ihrer Dissertation erforschte sie dabei die Organisation und Struktur von Chromatin.

Exzellenz zieht Exzellenz nach sich

Für eine zweite, sechs Jahre dauernde Postdoc-Zeit ging Izaurralde ans EMBL nach Heidelberg. Sie spezialisierte sich in ihrer Forschung auf RNA und speziell auf den Transport der RNA vom Zellkern ins Zytoplasma. „Am EMBL begann ich mit meinen Arbeiten über RNA“, erzählt die heutige Max-Planck-Direktorin und berichtet über ihren ersten großen Erfolg: „Wir identifizierten einen Protein-Komplex und konnten seine Funktion beim Export spezieller RNA-Moleküle nachweisen, die eine Aufgabe beim Spleißen, also dem Schneiden und Wiederverbinden von RNA-Molekülen haben.“

Heidelberg war gleich in mehrfacher Hinsicht beruflich entscheidend, denn hier traf sie auch auf Dr. Elena Conti. Während Izaurralde funktionale Aspekte des RNA-Transports untersuchte, ging Conti das gleiche Thema mithilfe von Röntgenstrukturanalysen an. Die Zusammenarbeit der beiden sollte den Grundstein für gemeinsame Erfolge legen, deren vorläufiger Höhepunkt nun die gemeinsame Auszeichnung mit dem Leibniz-Preis ist.
Gruppenbild mit Leibnizpreisträgern 2008 (Foto: DFG)

Zwei Forscherinnen ergänzen sich optimal - ein Glücksfall

Diese Entwicklung war Mitte der 90er Jahre jedoch noch nicht absehbar. Izaurralde strebte zunächst an, eine eigene Arbeitsgruppe zu leiten. Die Chance dazu bot ihr die Genfer Universität, wohin sie 1996 für drei Jahre zurückging. Sie leitete eine Arbeitsgruppe in der Abteilung für Molekularbiologie und konnte erstmals ihre Führungsqualitäten unter Beweis stellen. Nach dem erfolgreichen Schweizer Intermezzo kehrte Izaurralde ans EMBL zurück, wo sie die nächsten Jahre zunächst als Gruppenleiterin und dann als Senior-Wissenschaftlerin verbrachte. In dieser äußerst produktiven Zeit trug die Zusammenarbeit mit Conti bedeutende Früchte.

Die beiden untersuchten die Funktion des mRNA-Exportfaktors TAP-p15, den Izaurralde bereits in Genf erforscht und schließlich charakterisiert hatte. „Der mRNA-Exportfaktor ist ein Komplex aus zwei Proteinen, die mit dem Kernporenkomplex in der Membran des Zellkerns interagieren und dadurch den Transport von mRNA ins Zytoplasma ermöglichen. Die Arbeiten darüber waren für uns auch ein wichtiger Meilenstein in der wissenschaftlichen Karriere“, sagt Izaurralde. Als zweiten wichtigen gemeinsamen Meilenstein nennt sie die Erforschung der Mechanismen des „nonsense mediated mRNA Decay“, einem Weg zur Regulation der Genexpression.

RNA wird in jeder Form von Leben gebraucht

Seit 2005 forscht Elisa Izaurralde als Direktorin der Abteilung Biochemie am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie. (Foto: Stefan Müller-Naumann, Fritsch + Tschaidse Architekten)
2005 ging Izaurralde als Direktorin der Abteilung Biochemie ans MPI für Entwicklungsbiologie nach Tübingen. Seitdem konnte sie ihre Forschungsbilanz noch weiter verbessern. Sie trug am MPI wesentlich zur Aufklärung der Mechanismen des RNA-vermittelten „Silencing“ bei, dem funktionellen Stilllegen von Genen. Ihre nach wie vor anhaltende Faszination für RNA erklärt sie so: „RNA und nicht wie lange vermutet die DNA war wohl der Startpunkt für Leben auf der Erde, außerdem ist RNA chemisch deutlich aktiver als DNA, sie zeigt ebenso wie Proteine katalytische Aktivitäten. Diese Vielseitigkeit und grundlegende Bedeutung macht die Arbeit mit RNA so spannend.“ Es ist die gemeinsam erarbeitete Fülle an neuen Erkenntnissen, die Izaurralde und Conti jetzt den Leibniz-Preis eingebracht hat.

Das Preisgeld will Izaurralde, wie könnte es anders sein, wieder in die RNA-Forschung stecken. „Es geht mir darum, die grundlegenden molekularen Mechanismen im Zusammenhang mit RNA aufzuklären. Wir wollen in unserem Institut eine neue Technologie zur Erforschung der Funktion einzelner Gene etablieren. Das menschliche Genom verfügt über rund 25.000 Gene, aber wir kennen bisher nicht einmal die Funktion der Hälfte von ihnen. Mit der neuen Technologie, dem genomweiten RNA-Interferenz-Screening, können wir ein Gen nach dem anderen inhibieren. In Zellkultur untersuchen wir dann, welche Effekte das hat. Dadurch erhalten wir Einblick in die Funktion jedes einzelnen Gens.“

leh - 19.03.08
© BIOPRO Baden-Württemberg GmbH
Weitere Informationen:
Max Planck Institut für Entwicklungsbiologie
Abteilung Biochemie
Dr. Elisa Izaurralde
Spemannstraße 37-39
72076 Tübingen
Tel.: 07071 601-1350
Fax: 07071 601-1353
E-Mail: elisa.izaurralde@tuebingen.mpg.de

Glossar

  • Das Zytoplasma (Zellplasma) ist der lichtmikroskopisch betrachtet mehr oder weniger unstrukturierte Teil einer Zelle.
  • Desoxyribonukleinsäure (DNS / DNA) trägt die genetische Information. In den Chromosomen liegt sie als hochkondensiertes, fadenförmiges Molekül vor.
  • Die Gelelektrophorese ist eine Methode, um in ein Gel eingebettete Nukleinsäuremoleküle oder Proteine aufgrund ihrer Beweglichkeit in einem elektrischen Feld aufzutrennen. Die verwendeten Gele bestehen aus Agarose oder Polyacrylamid.
  • Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation, der für die Ausprägung eines Merkmals verantwortlich ist. Es handelt sich hierbei um einen Abschnitt auf der DNA, der die genetische Information zur Synthese eines Proteins oder einer funktionellen RNA (z. B. tRNA) enthält.
  • Genexpression ist der Begriff für die Biosynthese eines Genprodukts (= Umsetzung der genetischen Information in Proteine). Sie erfolgt in der Regel als Transkription von DNA zu mRNA und anschließender Translation von mRNA zu Protein.
  • Das Genom ist die gesamte Erbsubstanz eines Organismus. Jede Zelle eines Organismus verfügt in Ihrem Zellkern über die komplette Erbinformation.
  • Ein Katalysator ist ein Stoff, der selektiv eine bestimmte chemische oder biochemische Reaktion beschleunigt, indem er die Aktivierungsenergie herunter setzt. Der Katalysator selbst wird dabei nicht verbraucht.
  • Lytisch zu sein ist die Eigenschaft eines Bakteriophagen, seine Wirtszelle bei der Infektion zu zerstören.
  • Polyacrylamid wird in der Gelektrophorese als Matrix zur Trennung verschieden großer Moleküle (DNA, RNA oder Protein) benutzt.
  • Proteine (oder auch Eiweiße) sind hochmolekulare Verbindung aus Aminosäuren. Sie übernehmen vielfältige Funktionen in der Zelle und stellen mehr als 50 % der organischen Masse.
  • Die Ribonukleinsäure (Abk. RNS oder RNA) ist eine in der Regel einzelsträngige Nukleinsäure, die der DNA sehr ähnlich ist. Sie besteht ebenfalls aus einem Zuckerphosphat-Rückgrat sowie einer Abfolge von vier Basen. Allerdings handelt es sich beim Zuckermolekül um Ribose und anstelle von Thymin enthält die RNA die Base Uracil. Die RNA hat vielfältige Formen und Funktionen; sie dient z. B. als Informationsvorlage bei der Proteinbiosynthese und bildet das Genom von RNA-Viren.
  • Screening kommt aus dem Englischen und bedeutet Durchsiebung, Rasterung. Man versteht darunter ein systematisches Testverfahren, das eingesetzt wird, um innerhalb einer großen Anzahl von Proben oder Personen bestimmte Eigenschaften zu identifizieren. In der Molekularbiologie lässt sich so z.B. ein gewünschter Klon aus einer genomischen Bank herausfiltern.
  • Eine Zellkultur ist ein Pool von gleichartigen Zellen, die aus mehrzelligen Organismen isoliert wurden und in künstlichem Nährmedium für Forschungsexperimente im Labor (in vitro) gehalten werden.
  • Biochemie ist die Lehre von den chemischen Vorgängen in Lebewesen und liegt damit im Grenzbereich zwischen Chemie, Biologie und Physiologie.
  • Die Molekularbiologie beschäftigt sich mit der Struktur, Biosynthese und Funktion von DNA und RNA und und deren Interaktion miteinander und mit Proteinen. Mit Hilfe von molekularbiologischen Daten ist es zum Beispiel möglich, die Ursache von Krankheiten besser zu verstehen und die Wirkungsweise von Medikamenten zu optimieren.
  • Die Expression ist die Biosynthese eines Genprodukts (= Umsetzung der genetischen Information in Proteine). Sie erfolgt in der Regel als Transkription von DNA zu mRNA und anschließender Translation von mRNA zu Protein.
  • Molekular bedeutet: auf Ebene der Moleküle.
  • Chromatin ist ein Komplex aus Proteinen und DNA, das in der Interphase der Mitose auftaucht. Es stellt die entspiralisierten Chromosomen dar.
  • Als Spleißen wird der Vorgang bezeichnet, bei dem aus einem primären RNA-Transkript durch Herausschneiden der Introns und Zusammenfügen der Exons das fertige RNA-Produkt gebildet wird. Dieser Schritt ist Teil der Proteinbiosynthese.
  • Messenger-RNA (Abk.: mRNA) ist eine Ribonukleinsäure, die eine Kopie eines kurzen DNA-Stücks darstellt und als Vorlage für die Synthese eines spezifischen Proteins dient.
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