Der Trick mit dem Eiweiß

Mit Katalysatoren laufen chemische Reaktionen zügiger ab – und dafür kann man Enzyme prima verwenden. Prof. Maria-Regina Kula und Dr. Martina Pohl haben bewiesen, dass das in der Praxis klappt. Dafür erhielten sie kürzlich (3.12.2002) den Deutschen Zukunftspreis des Bundespräsidenten.

Katalysator im Körper

Nicht nur im Auto und in Chemiefabriken sind Katalysatoren am Werk – auch im menschlichen Körper. Dort helfen Enzyme, also große Eiweißmoleküle. Sie übertreffen andere Reaktionshelfer meilenweit, denn sie brauchen keine aufwändigen Anlagen und keine umweltschädlichen Lösungsmittel – nur Wasser. Und wenn es mehrere Reaktionsmöglichkeiten gibt, fördern Enzyme nur die eine, für die sie gemacht sind – so kommen weniger Abfallprodukte heraus.

Man könnte Enzyme also wunderbar in der Pharma- oder Pflanzenschutzindustrie verwenden. Einige Probleme gibt es da allerdings. Hitze oder Schwermetalle können das Eiweiß Schachmatt setzen. Und: Bestimmte Reaktionen kann ein Enzym nicht alleine unterstützen, es braucht einen Hilfsstoff. Der wird bei der Reaktion verschlissen, wenn er nicht in einem Organismus arbeitet. Der ständig nötige Nachschub macht die Sache teuer.

Die Bio-Batterie aufladen

Und hier kommt die Idee von Prof. Kula und Dr. Pohl ins Spiel, zwei Biochemikerinnen vom Institut für Enzymtechnologie an der Uni Düsseldorf. Maria-Regina Kula fand ein Enzym, das den Hilfsstoff direkt wieder aufladen kann wie einen Akku. Der passende Kandidat: Formiatdehydrogenase (FDH) aus einer Hefe namens Candida boidinii. FDH gewinnt aus Ameisensäure Wasser und kann damit seinen Partner, ein gefragtes Katalysator-Eiweiß namens NADH, wieder einsatzfähig machen.

Martina Pohl gelang es, FDH mit einem gentechnischen Verfahren zu stabilisieren. Für die Industrie sind die Forschungsergebnisse eine enorme Erleichterung. Mit dem Enzym-Verfahren kann man schneller als bisher Chemikalien gewinnen, die man für die Herstellung von Medikamenten (gegen Krebs oder Rheuma zum Beispiel), Duftstoffen oder Pflanzenschutzmitteln einsetzt. "Ich brauche keine vielstufige Synthese", sagt die Professorin, "das funktioniert mit unseren Katalysatoren mit einem Lächeln." Das Verfahren ist patentiert und wird von großen Unternehmen schon verwendet.

Ein Lächeln gegen die Männer-Macht

Prof. Kula und Dr. Pohl sind das erste Frauenteam, dass den mit 250.000 Euro dotierten Deutschen Zukunftspreis gewonnen hat. Wie man in einer Männerdomäne durchkommt? "Nur mit Humor", sagt die emeritierte Professorin und lacht. "Ich bin ja schon ein wenig älter, und früher musste man als Frau immer ein bisschen besser sein als die Konkurrenz." In den USA, wo die 66-Jährige jahrelang gearbeitet hat und der National Academy of Engineering angehört, sei das anders. "Da findet man viel mehr Frauen auf Lehrstühlen und in leitenden Positionen der Industrie." Und man könne Beruf und Familie besser vereinbaren, Stichwort Betriebskindergarten – "in dem Sektor ist Deutschland Schlusslicht, würde ich behaupten".

Noch eines sei ihnen wichtig, sagt die 41-jährige Privatdozentin Martina Pohl: "Wir haben gezeigt, dass es geht – was lange selbst in Lehrbüchern als unmöglich für technische Anwendungen dargestellt wurde." Maria-Regina Kula setzt darauf, dass "die Chemiker ein bisschen umdenken. Die haben alle möglichen Verbindungen im Griff – aber vor Enzymen haben sie Angst."