Nikolaus Pfanner

2008 Landesforschungspreisträger

Erklären Biologen den Aufbau einer Zelle, vergleichen sie diesen gern mit einer Stadt. Der Zellkern ist dabei eine Art Rathaus, um das eine Vielzahl von Einrichtungen platziert ist. Besondere Bedeutung kommt dabei den Kraftwerken zu, den sogenannten Mitochondrien, da sie die Energie für die Zelle liefern. Belebt wird die Stadt vor allem durch die Proteine, die als die „Arbeiter der Zellen“ zahlreiche verschiedene Aufgaben erfüllen. Dieser Sachverhalt ist seit etwa 50 Jahren bekannt.

Doch wie gelangen die fast 1.000 Proteine der Kraftwerke an ihren Arbeitsplatz und was spielt sich dabei genau ab? An diesem Punkt setzt die Forschungsarbeit von Professor Pfanner an. Mit Erfolg, denn der im Allgäu geborene Forscher, dessen Weg von der örtlichen Zwergschule über München und Princeton (USA) nach Freiburg führte, entdeckte mit seinem Team, nach was weltweit etwa 25 Forschergruppen suchen: Die Zusammensetzung der Kraftwerke der Zellen und die Transportmaschinen, mit denen die Proteine zu ihrem richtigen Arbeitsplatz gelangen. Bei Störungen des Proteintransports in die Kraftwerke können Krankheiten vor allem im Nervensystem und der Muskulatur entstehen. Die Forschung zu den Kraftwerken liefert die Grundlagen dafür, die Ursachen der Erbkrankheiten zu verstehen und damit längerfristig auch Therapiemöglichkeiten zu entwickeln.

Maßgeblich konzentriert sich Nikolaus Pfanner auf die Erforschung der Mitochondrien und den Proteintransport in die Mitochondrien. „Wir sind – zumindest in Teilen – schon in der Lage zu begreifen, welche Funktion das einzelne Protein an Ort und Stelle erfüllt“, so Pfanner. Für die erste umfassende Betrachtung aller Proteine in den Mitochondrien hat er mit seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern etwa 1.000 verschiedene Proteine unterschieden, über 200 davon wurden dabei erstmals identifiziert.

Pfanner führt seine Forschungsarbeiten an Zellen der Bäckerhefe durch und konnte wichtige Prinzipien des Proteinverkehrs und des dynamischen Aufbaus von Mitochondrien aufklären. Die Ergebnisse gelten gleichermaßen für Pilze wie für Pflanzen, Tiere oder Menschen. Diese Forschung geht insbesondere der Frage nach, wie die Proteine an den richtigen Ort, den richtigen Arbeitsplatz gelangen. „Wir konnten nachweisen, dass schon das Fehlen eines einzigen bestimmten Proteins dazu führen kann, dass überhaupt keine Proteine mehr in das Mitochondrium gelangen. Bereits kleinste Abweichungen in Aufbau und Zusammensetzung haben direkte Auswirkungen auf die gesamte Zelle“, erklärt Pfanner. Ein falscher Transport, ein Protein am falschen Platz, eine falsche Form – solche winzigen Defekte am Mitochondrium führen häufig zu Krankheiten am Nervensystem. „Wir beginnen gerade, ein molekulares Verständnis von Krankheiten zu entwickeln. Der Punkt ist erreicht, an dem die angewandte Forschung sinnvoll auf der geleisteten Grundlagenforschung aufbauen kann.“

Weitere wissenschaftliche Auszeichnungen:

• Hector-Forschungspreis (2011)

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• Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preis (2004)

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• Max-Planck-Forschungspreis (2002)

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