Die Aufklärung der Ribosomenstruktur (Nobel‐Aufsatz)

Abstract

Ich sage oft zum Scherz, dass ich auch in Madison hätte geboren werden können und dann womöglich Präsident der Vereinigten Staaten geworden wäre. Tatsächlich sah ich meinen Vater das erste Mal, als ich ungefähr sechs Monate alt war. Meine Mutter, R. Rajalakshmi, war Dozentin an der Annamalai University in Chidambaram, und tagsüber küm-merten sich Tanten und Großeltern um mich, wie es bei indischen Großfamilien typisch ist. Als ich ungefähr eineinhalb Jahre alt war, gingen meine Eltern nach Ottawa, wo mein Vater mit einem Stipendium des National Research Council forschte. Sie kehrten nach etwas mehr als einem Jahr wieder zurück, und während ihrer Abwesenheit wurde ich von meiner Großmutter und meiner Tante Gomathi, der ich bis heute sehr nahestehe, erzogen.Als ich drei war zogen meine Eltern nach Baroda (heute besser unter dem gujaratischen Namen Vadodara bekannt, der auf das häufige Vorkommen von Banyanbäumen anspielt), wo meinem Vater in ungewöhnlich jungem Alter die Leitung der neuen Abteilung für Biochemie an der Maharaja Sayajirao University übertragen wurde. Die Abteilung bestand anfangs aus nichts als den bloßen Räumlichkeiten, und weder Personal noch Ausrüstung waren vorhanden. Mein Vater kaufte eine Tischzentrifuge zur Aufreinigung von Enzymen, wobei er Eis aus einer nahegelegenen Eisfabrik beschaffte, um damit die Zentrifuge zu kühlen und die empfindlichen Enzyme während der Prozedur kalt zu halten. Mit diesem Instrumentarium schaffte er es, kurz hintereinander zwei Paper in Nature zu veröffentlichen. Schon bald nach Beginn des Projekts kamen mir wieder Gedanken wegen der Fördermittel. Ich konnte mir nur zu gut vorstellen, was mit einem Antrag an die NIH passieren würde, in dem stand, dass wir keine guten Kristalle der 30S-Untereinheit hatten, aber einige Ideen, wie wir diese bekommen könnten, und wir außerdem auch Ideen über die 50S-Untereinheit hatten, obwohl eine andere Gruppe schon seit fast einem Jahrzehnt an guten Kristallen arbeitete. Da ich selbst schon als Gutachter tätig war, konnte ich mir ausmalen, wie man über meinem Antrag in Gelächter ausbrechen würde. Auf der anderen Seite wusste ich, dass das LMB, wo ich mein Sabbatical verbracht hatte, eine lange Tradition in der Förderung genau dieser Art schwieriger, aber fundamental wichtiger Projekte pflegte. Darüber hinaus könnte ich auf weltweit führende Expertise in kristallographischen Methoden zurückgreifen, falls es technische Probleme gäbe.Also schrieb ich erneut Richard Henderson, der mittlerweile der Direktor des LMB war, und wir vereinbarten ein Treffen am Rande einer Ribosomen-Konferenz in Stockholm, zu der ich ohnehin unterwegs war. Nach meinem Vortrag, den ich über ribosomale Proteine hielt, unterhielt ich mich für ein paar Stunden mit Richard und Tony Crowther (der gemeinsam mit Richard die Abteilung leitete) über das "RibosomenProblem". Sie waren an meinen Ideen interessiert, wollten wissen, wie es mit der Konkurrenzsituation auf dem Gebiet aussah, welche Ansätze fehlgeschlagen waren, welche Auflösung man erreichen musste, um einen me...

Birth and Future of Multiscale Modeling for Macromolecular Systems (Nobel Lecture)

“…The second project involved an even larger system, the complete ribosome (Figure 17), whose structure won the 2010 Nobel Prize in Chemistry for Ramakrishnan, Steitz, and Yonath 30–32. The as yet unpublished work was done with Jenelle Bray and Junjie Zhang, two recent postdocs at LinkedIn and on the faculty at Texas A&M University, respectively.…”

Geburt und Zukunft der Multiskalenmodellierung von makromolekularen Systemen (Nobel‐Aufsatz)

“…Anschließend nutzten wir das Markow-Zustandsmodell [26] (Markov State Model, kurz MSM), um die Konformationen entlang der Trajektorien in "Zuständen" zusammenzufassen. [30][31][32] Diese bislang unverçffentlichte Arbeit führte ich zusammen mit Jenelle Bray und Junjie Zhang durch, der vor kurzem Postdoc bei mir war und jetzt an der Texas A&M University ist. Bewegungen auf einer längeren Zeitskala wurden durch zufällige Sprünge von einem zusammenhängenden Zustand zum nächsten simuliert.…”

“…[28] Im zweiten Projekt widmeten wir uns einem noch grçßeren System, dem vollständigen Ribosom (Abbildung 17), für dessen Strukturaufklärung Ramakrishnan, Steitz und Yonath 2010 der Nobelpreis für Chemie verliehen wurde. [30][31][32] [22] Bei Raumtemperatur ist die a-Helix vollständig stabil, bei steigender Temperatur jedoch wird sie immer weniger stabil. Wir haben außerdem gezeigt, dass die a-Helix im Vakuum sehr stabil ist.…”

Struktur und Funktion nicht‐kanonischer Nukleobasen

“…Darüber hinaus helfen die Modifikationen, die Positionierung in der ribosomalen P-Stelle zu optimieren, wodurch sie Leserahmenverschiebungen verhindern. [54] Kristallstrukturen [55] zeigen, dass die großen Seitenketten dieser Basen an Position 37 (z. B. in t 6 A, ms 2 i 6 A und yW) helfen, die schwache Kodon:Antikodon-Wechselwirkung durch zusätzliche Basenstapelung mit der Base 38 der tRNA mit der ersten Base des mRNA-Kodons zu stabilisieren (Abbildung 6).…”