Physik-Sonderforschungsbereich weiter gefördert

Stefan Weber, Physikochemiker am Fachbereich Physik der Freien Universität Berlin, bekommt aus Zellen des afrikanischen Krallenfrosches ein erstaunliches Biomolekül. Es ist das so genannte Photolyase-Protein, das mit seinem Flavin-Kofaktor (besser bekannt als Vitamin B2) für lichtgetriebene Prozesse verantwortlich ist, mit denen gefährliche Erbgutschäden repariert werden. Solche Schäden können durch die UV-Lichtanteile des Sonnenlichts entstehen, wenn die Haut ungeschützt starker Sonnenbestrahlung ausgesetzt ist. Ein sehr ähnliches Protein, ebenfalls mit einem Flavin-Kofaktor, kommt im Körper des Menschen vor, dort allerdings mit gänzlich anderer Wirkungsweise: Es sitzt im Auge und ist daran beteiligt, den Tag-Nacht-Rhythmus zu synchronisieren. „Wenn es uns gelingt herauszufinden, weshalb Vitamin B2 je nach Proteinumgebung an der Regulation so unterschiedlicher Prozesse beteiligt ist, können wir zukünftig seine Wirkungsweise vielleicht für die Reparatur bestimmter DNA-Schäden auch für den Menschen nutzbar machen“, erklärt Stefan Weber. Er ist einer der Teilprojektleiter im Sonderforschungsbereich 498 „Protein-Kofaktor-Wechselwirkungen in biologischen Prozessen“.

Vor kurzem hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Fortsetzung der Projekte um weitere vier Jahre bewilligt. Dem Sonderforschungsbereich – an dem neben der Freien Universität Berlin als Sprecheruniversität auch die Technische Universität, die Humboldt-Universität, die Charité-Universitätsmedizin Berlin und das Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie beteiligt sind – werden dafür in den kommenden Jahren weitere 9,5 Millionen Euro zur Verfügung gestellt.

Ihr Augenmerk richten die Forscher zurzeit auf einen Bereich, der in Zukunft für eine umweltfreundliche Energieversorgung große Bedeutung erlangen könnte. Die Idee, fossile Energieträger wie Erdgas und Erdöl durch Wasserstoff zu ersetzen, ist nicht neu, doch die verfügbaren Verfahren für Wasserstofferzeugung benötigen viel teuren elektrischen Strom. Auch hier bietet sich an, von der Natur zu lernen: Bei der Photosynthese etwa, wenn eine Pflanze Sonnenlicht auffängt und daraus Biomasse aufbaut, entstehen bei der Spaltung von Wasser sowohl Sauerstoff, den wir atmen, als auch Wasserstoff-Ionen. In Verbindung mit dem ebenfalls intensiv untersuchten Hydrogenase-Proteinkomplex werden daraus Wasserstoffmoleküle erzeugt.

Ursache für das „Kunststück“ der Wasserspaltung ist ein aus einem Calcium und vier Manganatomen bestehender Metallkomplex, den eine Proteinumgebung zusammenhält. Eine erstmals nahezu alle Details umfassende atomare Struktur dieses Wasserspaltungs-Komplexes als Teil des „Photosystems II“ wurde gerade von den Wissenschaftlern des Sonderforschungsbereichs erarbeitet. Den Forschern schwebt vor, später einmal Systeme mit künstlichen Mangankomplexen herzustellen, mit denen Wasserstoff aus Sonnenlicht erzeugt werden könnte.

Von Michael Fuhs