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Und 150000-mal pro Sekunde grüßt das Elektron

2018 15 01 Vortrag 1Die Begabten AG des Albertus-Magnus-Gymnasiums und die Kurse KS12 Bio-2 und KS11 bio-1 hören die EMBL Insight Lecture am Europäischen Molekularbiologielabor in Heidelberg.

Einmal pro Jahr hält ein EMBL Forschungsgruppenleiter einen Vortrag für Schülerinnen und Schüler am Eurpean Molecular Biology Laboratory in Heidelberg. Am 1. Dezember 2017 zeigte Thomas Schneider, Arbeitsgruppenchef am Deutschen Elektronen-Synchrotron Hamburg, wie man mit Hilfe intensiver Röntgenstrahlung '3-d Fotos' von Proteinen machen kann.

Dr. Agnes Szmolenszky

Proteine sind die wichtigsten Akteure in Zellen. Sie steuern fast den kompletten Zellstoffwechsel, sorgen in Muskelzellen für Bewegung, erledigen die Kommunikation zwischen Zellen, lesen die DNA ab, erkennen Fremdkörper und Krankheitserreger und vieles mehr. Versteht man die Funktion verschiedener Proteine durch Klärung ihrer 3-dimensionalen Struktur, eröffnen sich viele Möglichkeiten zum Beispiel in der Grundlagenforschung, bei der Aufklärung von krankheitsauslösenden molekularen Mechanismen sowie der Medikamentenentwicklung. 2018 15 01 EMBL AMG Publikum

AMG Schülerinnen und Schüler im Publikum

Um von einem Protein qualitativ hochwertige Aufnahmen machen zu können, muss zunächst ein sehr helles Röntgenlicht erzeugt werden. Das erledigt am DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron Hamburg) PETRA III, ein 2,3 Kilometer langer Elektronen Ringbeschleuniger. Die beschleunigten Elektronen werden durch Magnete auf eine Zickzackbahn gelenkt. Auf ihrem Zickzackkurs geben sie Röntgenlicht ab, welches in 14 Messstationen geleitet wird. Dort wird es durch ein vorher auskristallisiertes Protein geschossen und ein Strahlenbeugungsbild aufgenommen, auf welchem die Ablenkung der Röntgenstrahlen durch das Protein sichtbar ist. Mit entsprechender Software lassen sich die Strahlengänge zurückrechnen und somit die Protein 3-d Struktur bestimmen. In mühevoller Kleinstarbeit werden die jeweiligen molekularen Strukturen in die Computersimulation der räumlichen Ausdehnung des Proteins ‘gelegt‘, um so die komplexe vorliegende Strukturformel zu bestimmen. Die auf diese Weise erzeugten 3–d Simulationen kann man sich in Proteindatenbanken im Internet ansehen, wo sie öffentlich zugänglich sind.

Forscher aus der ganzen Welt lassen Strukturformeln von für ihre Arbeit interessanten Proteinen auf diese Weise am DESY dreidimensional darstellen. Theoretisch müssten sie dafür nicht persönlich anwesend sein, denn die zu untersuchenden Proteine lassen sich in Spezialbehältern nach Hamburg verschicken und die entstandenen 3-d Bilder werden auf elektronischem Weg ans Labor zurückgesendet.

2018 15 01 Vortrag 2Die Fragen aus dem Publikum beantwortete Thomas Schneider sehr kompetent und geduldig. Er gab Tipps, wie man sich in einem wissenschaftlichen Studium orientieren kann, plauderte aus der Laborpraxis, stellte andere Elektronenbeschleuniger vor, verwies auf die Relevanz von Grundlagenforschung und erläuterte durch welche Impulse aus Industrie und Forschung Projekte am DESY entstehen. Wir bedanken uns sehr herzlich beim EMBL und Thomas Schneider für den spannenden Vortrag. Auch wollen wir uns sehr herzlich bei der AMG-Fördergemeinschaft e.V. bedanken, die uns einen Zuschuss zur Finanzierung der Fahrt nach Heidelberg gewährte.

Dr. Thomas Schneider

Als Rätselfrage ließ Thomas Schneider das Publikum schätzen, wie oft das gleiche Elektronen im Ringbeschleuniger pro Sekunde an seinem Büro "vorbeifliegt". Ob sich die Antwort jetzt wohl erraten lässt?

 

Copyright der drei Fotos bei EMBL Photolab