III.

Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses:

A. Die Preisträger
KARL-FREUDENBERG-PREIS
DR. MARTIN VAN DER LAAN:
„Rekonstitution der Membraninsertion von
mitochondrialen Vorstufenproteinen“
Alle Lebewesen auf der Erde bestehen aus denselben Grundbausteinen, den Zellen.
Bei aller Vielfältigkeit in den Erscheinungsformen sind sich die inneren Aufbauprin-
zipien aller Zellen erstaunlich ähnlich. Aufgrund dieser Gemeinsamkeiten werden
Untersuchungen zur grundsätzlichen Organisation der Zelle oft in einfachen
Modellorganismen wie der Bäckerhefe, Saccharomyces cerevisiae, durchgeführt. Jede
Zelle ist umgeben von einer biologischen Membran, der Plasmamembran. Eine
solche Membran besteht aus einer Lipid-Doppelschicht, die undurchlässig ist für
wasserlösliche Substanzen. Den selektiven Transport von Ionen, organischen Verbin-
dungen und Makromolekülen ermöglichen in die Membran eingebaute, speziali-
sierte Transportproteine. Neben der Plasmamembran gibt es im Inneren der Zelle
weitere, von biologischen Membranen umgebene Kompartimente, die als Zellorga-
nellen bezeichnet werden.
Zu den größten Zellorganellen zählen neben dem Zellkern die Mitochondri-
en, die als Kraftwerke der Zelle bekannt sind, da in ihnen die zentralen Prozesse der
zellulären Energiegewinnung aus Nahrungsbestandteilen ablaufen. Mitochondrien
sind von zwei biologischen Membranen umgeben und enthalten etwa 1000 ver-
schiedene Proteine. Fast alle diese Proteine werden außerhalb der Mitochondrien im
Zellplasma an den Ribosomen produziert und müssen anschließend in das Organell
transportiert werden. Um als mitochondriale Proteine erkennbar zu sein, werden sie
als Vorstufenproteine mit einer Signalsequenz synthetisiert, die wie eine Postleitzahl
funktioniert und den Zielort der Proteine definiert. An der Oberfläche der Mito-
chondrien befinden sich spezifische Andockstellen für diese Signalsequenzen. Rich-
tig erkannte Vorstufenproteine treten schließlich durch einen Poren bildenden Pro-
teinkomplex in der äußeren mitochondrialen Membran hindurch. Andere Proteine
transportierende Proteinkomplexe werden auch als Translokasen bezeichnet. Gene-
tische Defekte, die solche Translokasen betreffen, können zu schwerwiegenden
Erkrankungen führen.
Mitochondriale Vorstufenproteine, die für die innere Membran oder den
zentralen Innenraum, die Matrix, bestimmt sind, werden von der Translokase der
äußeren Membran an eine weitere Translokase in der inneren Membran weiter-