Chemie trifft Biologie: Von DNA- und RNA-Schädigungen zu deren Reparatur in unseren Zellen
Prof. Dr. Andreas Marx
(Präsident der Friedrich-Schiller-Universität Jena)
| Wann? | Fr, 19. Dezember um 11:25 Uhr |
| Wo? | Alexander-von-Humboldt Gymnasium, Konstanz (Mensa) |
| Eintritt | frei Um Anmeldung wird gebeten an procopan@avh.schulen.konstanz.de |
In seinem Vortrag „Chemie trifft Biologie“ beleuchtete Prof. Dr. Andreas Marx die komplexen Mechanismen, mit denen menschliche Zellen Informationen verarbeiten und Schäden an ihrem Erbgut reparieren. Den Ausgangspunkt bildete das zentrale Dogma der Molekularbiologie, wonach die DNA als Speicher dient, der über die RNA in Proteine übersetzt wird. Marx betonte dabei ein interessantes Paradoxon: Obwohl das menschliche Genom mit etwa 3,3 Milliarden Nukleotiden riesig ist, besitzt der Mensch mit ca. 20.000 Genen oft weniger Gene als deutlich simplere Organismen. Die wahre biologische Komplexität des Menschen entspringt daher nicht der bloßen Anzahl der Gene, sondern der präzisen Regulation und den chemischen Veränderungen nach der Proteinbildung, den sogenannten posttranslationalen Modifikationen.
Ein zentraler Teil der Forschung von Prof. Marx widmet sich der Sichtbarmachung dieser chemischen Prozesse in lebenden Zellen. Da viele Vorgänge auf molekularer Ebene für das bloße Auge unsichtbar sind, entwickelte sein Team spezielle synthetische Moleküle, wie fluoreszierende NAD+-Analoga, die als Sonden fungieren. In beeindruckenden Aufnahmen demonstrierte er, wie die DNA einer Zelle gezielt mit einem Laser beschädigt werden kann. Unmittelbar nach dem Laserbehandlung lässt sich beobachten, wie die markierten Reparaturmoleküle zur Schadensstelle wandern und diese rot aufleuchten lassen. Dieser Prozess ist essenziell für die Genomstabilität und spielt eine bedeutende Rolle bei der Entstehung und Behandlung von Krankheiten wie Krebs.
Ein wissenschaftliches Highlight des Vortrags war die Vorstellung der Entdeckung einer RNA-Ligase namens C12ORF29. Während Reparaturmechanismen für die DNA seit langem bekannt sind, wurde die Reparatur von RNA-Molekülen in der Wissenschaft oft vernachlässigt, da RNA als kurzlebiger Botenstoff galt. Die Arbeitsgruppe von Prof. Marx konnte jedoch zeigen, dass dieses Protein eine entscheidende Rolle beim Zusammenfügen von RNA-Strängen spielt. Experimente verdeutlichten, dass Zellen ohne diese Ligase bei oxidativem Stress deutlich schneller sterben. Besonders eindrucksvoll waren die Untersuchungen am Zebrafisch-Modell. Sogenannte „Knockout-Fische“, denen das Gen für die RNA-Ligase fehlt, zeigen schwere Entwicklungsstörungen im Gehirn und in den Augen sowie verzögerte Reaktionen auf Umweltreize, was die Bedeutung für das Nervensystem unterstreicht.
Abschließend schlug Prof. Marx den Bogen von der spezialisierten Naturwissenschaft zur allgemeinen Wissenschaftstheorie und dem Grundgesetz. Er hob hervor, dass die Freiheit von Forschung und Lehre die notwendige Basis für solchen Fortschritt ist. Wissenschaft zeichne sich dadurch aus, dass es keine endgültigen Wahrheiten gebe, sondern Erkenntnisse stets vorläufig seien und im stetigen Diskurs kritisch hinterfragt werden müssen. Er ermutigte dazu, wissenschaftliche Paradigmen nicht als Dogmen zu akzeptieren, sondern durch Neugier und methodische Überprüfung – wie am Beispiel der lange übersehenen RNA-Reparatur gezeigt – stetig weiterzuentwickeln.
