Der Chemische Reporter, erklärt.

Der Chemische Reporter
Bild: Wellcome Images [CC BY 4.0] / Wikimedia Commons

Mit fast zwei Jahren kann der Chemische Reporter auf eine eigene Geschichte zurückblicken. Alles begann mit Kurzmeldungen aus der Forschung, die auch heute noch einen wesentlichen Bestandteil dieser Seite ausmachen. Im Laufe der Zeit kamen weitere Themen hinzu. Anhand von alltäglichen Dingen versuche ich, die Chemie zu erklären die dahinter steckt. In Beiträgen zu aktuellen Umwelt- und Gesundheitsthemen möchte ich zeigen, wie die Chemie auch die Gesellschaft direkt berührt und welche Verantwortung sie mit sich bringt.

Unabhängig, schnell und auf den Punkt

Unabhängig, schnell und auf den Punkt. Dieser Anspruch ist journalistisch. Bild: Andreas Feininger, "The Photojournalist", 1951 / Wikimedia Commons
Unabhängig, schnell und auf den Punkt. Dieser Anspruch ist journalistisch. Bild: Andreas Feininger, „The Photojournalist“, 1951 / Wikimedia Commons

Mein Ziel ist es, über die Chemie aufzuklären und ihr „giftiges“ Image gerade zu rücken. Natürlich hat die Chemie auch negative Seiten – wie alles in der Welt. Im kürzlich dazu gekommenen Podcast (der mit der kommenden zehnten Folge ebenfalls ein kleines Jubiläum feiert) erzähle ich von den Schattenseiten chemischer Substanzen, die die Menschheit mitunter seit Jahrtausenden begleiten – teils als Waffen, teils als Stimulanzien, teils als lebensrettende Medikamente.

Mir ist vor allem wichtig, über aktuelle chemische Themen zu berichten und Einschätzungen darüber zu geben. Meine Beiträge sind daher oft kurz und kommen möglichst auf den Punkt. Der Chemische Reporter versteht sich als Wissenschaftsmagazin für Chemie und nicht als wissenschaftliches Lehrbuch. Das Spektrum der Beiträge hat sich dennoch mit der Zeit gewandelt und wird durch erklärende und aufklärende Beiträge erweitert; denn Wissen ist wertlos wenn es nicht in einem Kontext steht. Daher mache ich seit dem ersten Geburtstag dieser Seite verstärkt meine Meinung klar und räume gezielt mit Halb- und Unwissen auf.

Eines habe ich bisher aber nicht erklärt: Warum heisst diese Seite Der Chemische Reporter? In diesem einhundertsten Beitrag möchte ich endlich das kleine Wortspiel erklären, das sich in dem Namen verbirgt. Die (Bio-)Chemiker in der Leserschaft werden es auf den ersten Blick erkannt haben, aber diese Seite richtet sich nicht an Chemiker. Denn Chemiker wissen bereits, dass zum Erlangen von Informationen Moleküle gezielt als Reporter eingesetzt werden können: als chemische Reporter.

Nadeln in einem lebendigen Heuhaufen

In unseren Körperzellen herrscht ständig Rush Hour: Erbinformationen werden kopiert, übersetzt, repariert und ausgelesen. Eiweiße werden hergestellt und gefaltet. Nähr- und Botenstoffe werden transportiert, Zellwände werden aufgebaut, während ein ständiger biologischer Krieg gegen verschiedenste Krankheitserreger geführt wird. Jede Zelle ist ein eigenes Lebewesen das im Wechselspiel mit seinen Nachbarn einen Makro-Organismus formt. Auch uns.

Diese Abläufe wirken nur auf den ersten Blick wie ein großes Durcheinander. Auf den zweiten Blick wirken sie wie ein einzigartiges Orchester. Man weiß schon sehr viel darüber, was in den Zellen geschieht, aber bei weitem noch nicht alles.

Wie aber will man in diesem Gewirr von unzähligen Molekülen, Wechselwirkungen und Kaskaden von Reaktionen auch nur einen einzelnen Aspekt klar beobachten und verfolgen können? Ganz einfach: In dem man ihn markiert! So wie auch Tierbeobachter Marker einsetzen um bestimmte Individuen gezielt wiederzufinden, so können auch Chemiker und Biochemiker einzelne Biomoleküle markieren und im Getümmel der Zelle sichtbar machen.

Wenn die Nadel im Heuhaufen leuchtet

Nicht nur grün: Die "grün fluoreszierenden Proteine" können viele Farben haben und sind leicht durch Gentechnik herstellbar. Bild: www.glofish.com / Wikimedia Commons
Die „grün fluoreszierenden Proteine“ können viele Farben haben und sind leicht durch Gentechnik herstellbar.
Bild: www.glofish.com / Wikimedia Commons

Der einfachste, aber nicht immer beste Weg ist, das Molekül das man beobachten möchte, leuchten zu lassen. Das wird erreicht durch spezielle Eiweiße, die sogenannten „green fluorescent proteins“ (grün fluoreszierende Proteine, abgekürzt GFP). Diese Eiweiße sind so bedeutend, dass ihre Entdeckung und Weiterentwicklung im Jahr 2008 mit dem Nobelpreis für Chemie gewürdigt wurde.

Entdeckt wurden sie zuerst in Quallen der Gattung Aequorea victoria, die leuchtende Punkte an ihrem Körper haben. Durch recht simple Gentechnik kann man auch andere Lebewesen dazu bringen, dieses Eiweiß zu produzieren. Neben Leuchtmäusen und Leuchtkaninen sind auch die poppige Zebrabärblinge bekannt, die unter dem Namen „GloFish“ verkauft werden.

Die besondere Bedeutung dieser „Leuchtstoffe“ liegt aber darin, dass man sie mit anderen Eiweißen verbinden kann, die dann ebenfalls leuchten. Das ist etwa so als würde man einfach ein Knicklicht an die sprichwörtliche Nadel im Heuhaufen binden.

Und das ist auch gleichzeitig der Nachteil, denn die leuchtenden Eiweiße sind oft ähnlich groß wie die Eiweiße, an die sie gebunden werden. Damit wird das untersuchte Molekül deutlich größer, schwerer und träger. Um bei dem Bild des Heuhaufens zu bleiben: Die Nadel mit dem Leuchtstab verhält sich wahrscheinlich anders als die anderen Nadeln.

Auf den Punkt und informativ: Chemische Reporter

Einen anderen Weg geht die organische Chemie, deren Stärke nicht die großen Eiweiße, sondern kleine maßgeschneiderte Moleküle sind. Weil jedes Biomolekül nichts anderes als eine Chemikalie ist, kann man sie verändern und kleine „chemische Reporter“ in sie einbauen. Diese Reporter können punktgenau eingesetzt werden und erlauben den Wissenschaftlern Zugang zu vielen verschiedenen Informationen; je nachdem was man gerne wissen möchte.

Ein Molekül mit einem chemischen Reporter wird in ein großes Biomolekül eingebaut. Danach kann man den Reporter mit einer Markierung versehen und das Biomolekül genau beobachten – selbst im unübersichtlichen Getümmel einer lebenden Zelle. Bild nach: Prescher & Bertozzi, Nature Chem Biol 2005, (1), 13

Je nach Wunsch kann ein chemischer Reporter in seinem Biomolekül eine molekulare Sonde an sich binden. Diese Sonde kann alles sein: Sie kann fluoreszieren oder andere besondere physikalische Eigenschaften haben. Das wichtigste ist: Die Verbindung mit dem Reporter geschieht durch chemische Reaktionen, die mit der Zelle selbst nicht stattfinden können. Auf diese Weise arbeiten die chemischen Reporter unabhängig, schnell und auf den Punkt genau.

Vom Molekül zur Idee

Über dieses Thema schrieb ich im Jahr 2015 einen Übungstext für den Workshop „Wissenschaftskommunikation“ der Klaus Tschira Stiftung, denn in meiner Forschung arbeitete ich mit genau dieser Art von Reaktionen. Während in dem Workshop von nachrichtlichen Titeln, Kurzmeldungen und Küchenzurufen die Rede war, interessierte mich immer mehr, warum Wissenschaftler sich mit einfachen Worten so schwer tun.

Ich hatte zu dieser Zeit schon länger den Gedanken, ein deutschsprachiges Blog über meine Naturwissenschaft zu beginnen und erfuhr nun ganz konkret, wo die Herausforderungen lagen. In jedem Fall wollte ich weiter Meldungen zu chemischen Themen schreiben. Mir fehlte nur noch eine zündende Idee. Irgendwann fiel mir auf, dass die „bioorthogonalen chemischen Funktionalitäten in Biomolekülen“ von den Autoren einer wissenschaftlichen Publikation zu dem Thema mit einem einfachen Namen abgekürzt wurden. Er klang wie der Name einer Zeitung. Ich startete mein Blog.

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