alumni 2015

Cover Story Nobel Prize in Chemistry 2014 for Stefan Hell

Research Reports Unraveling the true identity of the brain of Carl Friedrich Gauss

News from the institute Patrick Cramer and Melina Schuh appointed as new Directors INHALT / CONTENTS

Nobelpreis für Chemie 2014 für Stefan Hell / Nobel Prize in Chemistry 2014 for Stefan Hell

5 Ein großer Tag am Institut – Stefan Hell erhält den Chemie-Nobelpreis / A great day at the institute – Stefan Hell receives Nobel Prize in Chemistry 10 Lichtblicke in die Nanowelt / Nanoscopy with focused light 12 Die Nobelpreis-Verleihung in Stockholm / The Nobel Award Ceremony in Stockholm 14 Helle Willkommensfreude und eine gelungene Überraschung / A hell of a welcome at the institute 16 Nobelpreisträgertagung in Lindau / Nobel Laureate Meeting in Lindau

Berichte aus der Wissenschaft / Research reports

18 Gezinkte Gegenwehr im Kampf gegen Krankheitserreger / Scientists unveil secrets of an important natural antibiotic 21 Forscher bremsen Parkinson bei Mäusen aus / Putting the brakes on Parkinson’s disease 24 Live aus dem Hühnerei / Live from the hen’s egg or sure the outstanding event of the recent past at our story behind their discovery and how they had established the 28 Wahre Identität des Gauß-Gehirns aufgeklärt / Unraveling the true identity of the brain of Carl Friedrich Gauss institute was the announcement of Stefan Hell as winner method now routinely used in laboratories all over the world. 32 Eine Methode schreibt Geschichte / A method makes history of the Nobel Prize in Chemistry on October 8th 2014. Two symposia honoring Nobel Laureate Erwin Neher, who 36 Schärferer Blick in die Proteinfabrik als je zuvor / Sharper view into the protein factory than ever before FWhat a great success for Stefan Hell, for the MPI-BPC, and had his 70th birthday in 2014, were held bringing together com- for the Max Planck Society! The weeks and months following panions, current and former collegues, as well as coworkers. this day were busy for the physicist and filled with numerous And Manfred Eigen, winner of the Nobel Prize in Chemistry Veranstaltungen / Events interviews, invitations, and celebrations – among them the in 1967, finished his new book “From strange simplicity to “Welcome back from Stockholm” party and the reception complex familiarity”. 39 MPI für Dynamik und Selbstorganisation feierte 10-jähriges Jubiläum / in the University Aula hosted by both the University and the Further news of the institute include a novel fellowship MPI for Dynamics and Self-Organization celebrated its 10th anniversary institute. We cordially invite you to recall the events following program and the initiation of the Manfred Eigen Förderstiftung. 40 Zwei Ehrensymposien für Erwin Neher / Two symposia honoring Erwin Neher the announcement on the first pages of this year’s MPIbpc In January this year, the Göttingen Campus held the second 42 Großer Andrang zur 2. Nacht des Wissens / Heavy rush at the 2. Nacht des Wissens Alumni News. Science Night (Nacht des Wissens) providing the interested 44 Landesregierung zu Besuch am Institut / Lower Saxony State Government visited the institute From many fascinating scientific developments, achieve- public with a glance at topics and scientific methods in the ments, and discoveries at the institute we have again selected University and the other research institutions. One month a few highlights. Read in this issue how research groups led later, in February this year, the Lower Saxony state govern- Neues vom MPI-BPC und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the MPI-BPC and the Max Planck Society by Christian Griesinger at the MPI-BPC and Armin Giese of ment headed by Prime Minister Stephan Weil has met at the the LMU Munich have developed a chemical compound that MPI-BPC honoring the institute for its outstanding research. 46 MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG ins Leben gerufen / MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG initiated slows down the onset and progression of Parkinson’s disease Last but not least, you may have looked twice by picking 48 Review of Manfred Eigen‘s newest book: From strange simplicity to complex familiarity in mice. Accompany researchers of the Biomedizinische NMR up the 2015 issue of the alumni newsletter. In cooperation 51 Neun Axolotl haben ihr Aquarium im Tierhaus bezogen / Nine axolotls moved into the Animal Facility Forschungs GmbH how they took a look inside a developing with the design practice Rothe Grafik we have developed a 52 Alpakas wurden am Institut heimisch / Alpacas took up residence at the institute chicken’s egg and, for the first time, filmed hatching chicks more magazine-like style for the MPIbpc News – and with 55 Neues Gästeprogramm für Nachwuchsforscher / New Fellowship program started in real time using magnetic resonance imaging. Be surprised some changes such as the cover page have adapted this to the 55 Göttinger Literaturherbst steht wieder vor der Tür / Göttinger Literaturherbst to take place soon about the puzzling story that preserved brain specimens of MPIbpc Alumni News as well. Similar to our institute newslet- 56 Die Max-Planck-Gesellschaft erforscht ihre eigene Geschichte / The Max Planck Society is researching its own history mathematician Carl Friedrich Gauss and Göttingen physician ter, it is now also mostly bilingual. Conrad Heinrich Fuchs were mixed up – and this probably We very much hope you will enjoy reading the alumni happened soon after their death in 1855. Things are now back newsletter now even more! Personalia / People in order thanks to Renate Schweizer. And talking about surprises: Did you know that a paper – 57 Ehemaliger Direktor Leo De Maeyer verstorben / Former Director Leo De Maeyer has died which has been cited by basically everybody working with pro- 58 Patrick Cramer ist neuer Direktor am Institut / Patrick Cramer is new Director at the institute teins when using SDS PAGE – was authored by two MPI-BPC 58 Melina Schuh als Direktorin berufen / Melina Schuh appointed as new Director scientists, Klaus Weber and Mary Osborn? For the MPIbpc 60 Neue Forschungsgruppenleiter / New Research Group Leaders News and MPIbpc Alumni News the cell biologists told the 62 Ausgezeichnet / Prizes and Awards Ein großer Tag am Institut – Stefan Hell erhält den Chemie-Nobelpreis

Ein ruhiger Mittwochvormittag. Graue Wolken hängen am 8. Oktober 2014 über dem Faßberg. Im Sekretariat von Stefan Hell jedoch klingelt um Viertel nach elf ununterbrochen das Telefon. Schließlich kommt der Anrufer aus Stockholm durch. Staffan Normark von der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften verkündet Stefan Hell, dass er mit zwei amerikanischen Kollegen den Nobelpreis in Chemie gewonnen hat.

4 Nobelpreis / Nobel Prize Nobelpreis / Nobel Prize 5 RESOLFT-Messung von Krebszellen, die das Stützprotein Keratin 19-rsEGFP(N205S) herstellen. Es basiert auf 144 Einzelauf- nahmen, die gesamte Aufnahmedauer liegt in der Größenordnung einer Sekunde. (Bild: Andriy Chmyrov, Stefan Hell)

Auf dem Podium (von links nach rechts): Carmen Rotte, Gregor Eichele und Stefan Hell.

uerst denkt man natürlich, das ist ein Scherz. Aber Neher sind auf Bitte sofort bereit, auf dem Podium der Presse- Staffan Normark versprach: 'Ich schicke gleich eine konferenz zu sprechen und auch der Geschäftsführende E-Mail, dass das kein Scherz ist'. Es dauerte ein biss- Direktor Gregor Eichele wird gerade noch rechtzeitig vor Zchen, bis diese E-Mail ankam. Ich habe dann nach und nach seiner Dienstreise nach Leipzig abgepasst. Gegen 13 Uhr realisiert, dass es wahr ist“, verrät der frisch gekürte Nobel- dann ein letzter Klick auf der Institutswebseite: Pressemittei- preisträger später. Diese Sensationsbotschaft musste er zu- lung, Bilder und Hintergrundmaterial sind online! nächst noch eine halbe Stunde für sich behalten. Gegen 14 Uhr heißt es auch in den Hörsälen aufatmen: Der erste, der am Institut wohl etwas ahnt, ist Mark Bates, Die Technik für die Pressekonferenz und das WLAN für die Postdoktorand in der Abteilung NanoBiophotonik. Überra- Journalisten funktionieren. Auch der Sekt ist kalt gestellt. schend wird er von seinem Chef gebeten, Champagner zu Die Live-Schaltung in den Manfred-Eigen-Saal, der kurz vor besorgen. Ohne Fragen zu stellen spurtet er los – mit dem Beginn der Pressekonferenz rekordverdächtig voll ist, klappt Gefühl, dass heute kein gewöhnlicher Tag werden wird. trotz der kurzen Vorwarnzeit. Nahezu die Hälfte der Insti- In der Pressestelle des MPI-BPC indes herrscht um 11:30 Uhr tutsmitarbeiter ist dort versammelt und alle warten gespannt, normaler Alltag. Für die Wissenschaftsreihe beim Göttinger was der frisch gekürte Nobelpreisträger berichten wird. Im Literaturherbst werden letzte Vorbereitungen getroffen. Um Ludwig-Prandtl-Saal haben die rund 50 Journalisten derweil 11:40 Uhr klickt das Presseteam zum Live-Stream nach Stock- Mikrofone und Kameras vor dem Namensschild von Stefan holm, um auf dem Laufenden zu sein. Als Staffan Normark Hell platziert. Dann geht ein Raunen durch den Raum: „Er schließlich den zweiten Namen für den Chemie-Nobel- kommt!” Mit spontanem herzlichen Applaus wird Stefan preis verliest, schnellt der Puls aller schlagartig in die Höhe: Hell begrüßt. Nachdem er am Podium Platz genommen „Stefan W. Hell, Max-Planck-Institut für biophysikalische hat, ist minutenlang nur das schnelle Klicken der Kameras Chemie, Göttingen“. Der Jubel in der Pressestelle ebenso zu hören. Vom Interview-Marathon, der bereits hinter ihm wie im Sekretariat Hell währt nur kurz – zu schnell laufen die liegt, ist Stefan Hell nichts anzumerken. Er lächelt, ist locker Telefone heiß. und entspannt. Mit viel Begeisterung und anschaulich Nobelpreisträger angestoßen. Es gibt überall strahlende Ge- verschiedenen Redaktionen im Laufe des späteren Nachmit- Vor der Tür des Preisträgers versammeln sich umgehend beantwortet er im Laufe der Pressekonferenz die Fragen zu sichter, der eine oder andere kann noch gar nicht glauben, tags werden nicht nur in der ZEIT-Redaktion verblüfft und zahlreiche Kollegen, Institutsmitarbeiter und Freunde, seiner Forschung und seiner Person. Ob er denn einen was da gerade passiert. Alle freuen sich mit dem Preisträger äußerst erfreut aufgenommen. der Geräuschpegel geht hoch. Sie alle wollen gratulieren. Tipp für den heutigen Nobelpreisträger habe, wird Erwin über den großen verdienten Erfolg. Um 20 Uhr knallen in der Abteilung Hell schließlich noch Doch zunächst ist Stefan Hell nicht zu sprechen: Für das Neher, der den Medizin-Nobelpreis 1991 an das Institut Der besondere Spirit des Instituts ist noch deutlicher spürbar einmal die Champagner-Korken, der Preisträger feiert mit Mit- Nobelpreis-Komitee in Stockholm gibt er in seinem Büro ein geholt hatte, in der anschließenden Fragerunde von einem als sonst: Viele Kolleginnen und Kollegen aus dem GD-Office, arbeitern, Kollegen und Freunden. „Ich wusste, dass unser Telefon-Interview, die Wartezeit vergeht quälend langsam. Journalisten gefragt. „Gutes Zeitmanagement”, lautet seine dem IT & Elektronik- und MedienService, der Gästeetage, der Forschungsfeld wichtig ist“, so Stefan Hell, „aber mit dem Im Sekretariat nebenan werden derweil ohne Pause Anrufe prompte Empfehlung, „aber da habe ich großes Vertrauen in Technik und den Abteilungen haben sich an diesem Tag für ihr Nobelpreis kann man nicht rechnen.“  Carmen Rotte beantwortet. In aller Eile kann das Presseteam schließlich Herrn Hell“. Institut eingesetzt und an einem Strang gezogen, damit alles den Termin der Pressekonferenz abstimmen, der sich Nach der Pressekonferenz beantwortet Stefan Hell wei- rechtzeitig klappt. unter den Medien verbreitet wie ein Lauffeuer. Kamera- tere Fragen, schreibt zwischendurch Autogramme auf Als sich der Nobelpreisträger schließlich mit Fernsehteams teams und Zeitungsredakteure machen sich umgehend Pressemappen und lässt sich geduldig wieder und wieder und Fotografen im Schlepptau auf den Weg in seine Hören Sie den Mitschnitt der Pressekonferenz auf unserer auf den Weg nach Göttingen, der NDR möchte die Presse- fotografieren. Im Foyer drängen sich indes Journalisten und Abteilung macht, um ein STED-Mikroskop zu zeigen, wird er Webseite unter www.mpibpc.mpg.de/de/nobelprize_2014 konferenz sogar live übertragen. Jens Frahm und Erwin Institutsmitarbeiter. Mit Sekt und Orangensaft wird auf den mit donnerndem Applaus verabschiedet. Seine Rückrufe bei Hier sehen Sie auch weitere Bilder des Tages.

6 Nobelpreis / Nobel Prize Nobelpreis / Nobel Prize 7 Stefan Hell gives an interview for the German television station NDR. A great day at the institute – Stefan Hell

receives the Nobel Prize in Chemistry a telephone interview; an agonizing wait for the well-wishers questions regarding his research and personal career. In the outside. Next door, his office answers phone calls without subsequent Q&A session, Erwin Neher – who himself had A quiet Wednesday morning. Gray clouds are hanging low over the Fassberg hill on a break. The press team hurries to schedule the press con- brought the Nobel Prize to the MPI-BPC back in 1991 – was ference, news of which spread in the media like wildfire. asked whether he had any advice to impart on today’s Nobel th October 8 2014. It is quarter past 11, and the phone in Stefan Hell’s office is ringing Camera crews and newspaper editors rush to Göttingen; the Laureate. “Good time management skills,” the Nobel Laureate non-stop. Finally, the caller from Stockholm is able to get him on the line. Staffan North German Broadcasting Corporation (NDR) even wants in Physiology or Medicine promptly responded. “But I know to televise the press conference live. Upon request, Jens Frahm that with Stefan Hell there’s no need to worry.” Normark from the Royal Swedish Academy of Sciences announces to Stefan Hell that, and Erwin Neher immediately agree to join the panel at the After the press conference, Stefan Hell answers further together with two American colleagues, he is being awarded the Nobel Prize in Chemistry. press conference, and also the Managing Director at that time, questions, gives autographs on press kits, and patiently poses Gregor Eichele, can be reached just in time before he was for photo after photo. Meanwhile, journalists and institute due to leave for a business trip to Leipzig. Then, at about employees are crowding into the foyer. Filling their glasses t first, of course, you think this has got to be some revealed the newly elected Nobel Laureate later. Yet, he has to 1 pm, one last click on the institute's website: the press release, with sparkling wine or orange juice, they raise a toast to the sort of prank. But Staffan Normark promised me: keep the sensational news to himself for another half an hour. pictures, and background material are now online! Nobel Laureate. All faces in the crowd are beaming with ‘I will send you an e-mail right after this call that The first person at the institute to suspect that something At around 2 pm, all people working busily in the general joy, although some still cannot quite believe what just hap- Athis is no joke.’ It took a while for the e-mail to arrive. Then is up is Mark Bates, postdoctoral fellow at the Department of administration building can also finally breathe a collective pened. Everyone is happy for the Laureate and his well-earned it slowly dawned on me that all of this is really happening,” NanoBiophotonics. He is surprised when his boss asks him sigh of relief: The technical equipment for the press conference success. “I am proud to work at this institute” is a statement to go buy some champagne. Without asking any questions he works as planned. The free internet access for the journal- that can be heard several times. Numerous colleagues of the sprints off – sensing that today is no ordinary day. ists is available, and beverages are ready to be served. The GD office, the IT & Electronics Service, the MediaService, the Meanwhile, at 11:30 am, the MPI-BPC’s public relations live broadcast screened in the Manfred Eigen Hall – which is in house- and technical service as well as various departments office is going about its daily business. Final preparations are practically bursting at the seams before the start of the press immediately have been working together as a team to set up being made for the scientific lecture series at the upcoming conference – goes off without a hitch, despite the fact that everything in time. The institute’s special spirit is even more Göttinger Literaturherbst. At 11:40 am, the press team tunes in everything needed to be organized on very short notice. tangible than usual on that day – everybody is supporting to the live stream to follow the event unfolding in Stockholm. Almost half of the institute’s employees have gathered here, their institute. When Staffan Normark finally reads out the name of the sec- eagerly awaiting what the newly elected Nobel Laureate When the Nobel Laureate, with camera crews and photo- ond Laureate to be awarded the Nobel Prize in Chemistry, has to say. Meanwhile in the Ludwig Prandtl Hall, around graphers in tow, finally makes his way to his department to everyone’s hearts suddenly begin to race: “Stefan W. Hell, 50 journalists have set up their microphones and cameras in show them a STED microscope, the crowd bids him farewell Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen”. front of Stefan Hell’s name plate. Then a murmur goes through with thunderous applause. Later that afternoon, the editorial The excited cheers of the press team and in Stefan Hell’s office the crowd: “He’s coming!” staff at the weekly German newspaper ZEIT and a number of are cut short – interrupted by the phones that immediately Stefan Hell is greeted by a spontaneous and sincere round other media are very pleasantly surprised when Stefan Hell begin ringing incessantly. of applause. After he takes his seat on stage, the only sound personally returns their calls, “as if nothing has happened“. Right away, a flock of colleagues, institute employees, and to be heard for the next few minutes is the rapid clicking of At 8 pm, more champagne corks are popped as the friends starts gathering in front of the Laureate’s office, ex- camera shutters. Just by looking at him, you could not tell that Laureate finally has time to celebrate with his colleagues and cited chatter fills the air. Everyone wants to congratulate him. by this time he has in fact already given countless interviews friends. “I always knew that our field of research is important,” Yet, Stefan Hell does not have time to talk just now: Sitting in back to back. He smiles and is relaxed. During the course of says Stefan Hell, “but one cannot expect the Nobel Prize.” Two Nobel Prize winners: Stefan Hell and Erwin Neher. his office, he is busy giving the Nobel Committee in Stockholm the press conference, he enthusiastically and vividly answers Carmen Rotte

8 Nobelpreis / Nobel Prize Nobelpreis / Nobel Prize 9 Lichtblicke in die Nanowelt Nanoscopy with focused light it seiner Erfindung der STED Stimulated( Emission mal besseren Detailschärfe im Vergleich zu herkömmlichen Depletion)-Mikroskopie, die er 1999 experimen- Fluoreszenzmikroskopen zu beobachten. „Ich hatte damals tell realisierte, hat Stefan Hell die Lichtmikroskopie intuitiv gespürt, dass hier etwas noch nicht zu Ende gedacht Mrevolutioniert. Herkömmliche Lichtmikroskope haben eine wurde“, erinnert sich Stefan Hell. ith the invention of the STED Auflösungsgrenze, die durch die Wellennatur des Lichts Er und sein Team wenden mit dem STED-Mikroskop (Stimulated Emission Depletion) bedingt ist: Objekte, die weniger als 200 Nanometer (mil- einen Trick an, um dem Phänomen der Lichtbeugung ein microscopy experimentally re- lionstel Millimeter) voneinander entfernt sind, können nicht Schnippchen zu schlagen. Hierbei wird einem Strahl, der die Walized by Stefan Hell in 1999, he has revolu- mehr getrennt wahrgenommen werden. Die von Ernst Abbe Fluoreszenzmoleküle anregt, ein zweiter Lichtstrahl, der STED- tionized light microscopy. Conventional light entdeckte Auflösungsgrenze – in einer Jenaer Gedenkstät- Strahl, hinterhergesandt. Dieser bewirkt genau das Gegenteil: microscopes reach their resolution limit when te in Stein gemeißelt – galt für mehr als ein Jahrhundert für Er regt die Moleküle sofort ab und hält sie so dunkel. Damit der two similar objects are closer than 200 nano- praktisch unumstößlich. Auch die häufig in der Biologie und STED-Strahl aber nicht alle Moleküle abschaltet, hat er in der meters (millionth of a millimeter ) to each other Medizin eingesetzte Fluoreszenzmikroskopie musste bisher Mitte ein Loch. Dadurch werden Moleküle am Rand des An- because the diffraction of light blurs them to vor dieser Grenze halt machen. Dabei werden Moleküle der regungs-Lichtflecks dunkel, wohingegen Moleküle im a single image feature. This limit discovered Zelle mit fluoreszierenden Farbstoffen markiert und mit La- Zentrum ungestört leuchten können. Die Helligkeit des about 130 years ago by Ernst Abbe – and chis- STED-Strahls kann so eled in stone in a memorial in Jena (Germany) eingestellt werden, dass – had been considered an insurmountable hur- die Ausdehnung des dle. The same limit by diffraction also applies Bereichs, in dem die to fluorescence microscopy which is frequently Moleküle fluoreszieren used in biology and medicine. For biologists können, beliebig verrin- and physicians, this meant a massive restriction gert werden kann. Mit – because for them the observation of much einem gegenüber dem smaller structures in living cells is decisive. klassischen Fokus typi- scherweise um einen "I intuitively felt that something has not Faktor zehn verengten been thought through thoroughly" fluoreszierenden Bereich The 51-year-old physicist Stefan Hell was wird die Probe abgeras- the first to radically overcome the resolution tert und somit ein Bild limit of light microscopes – with an entirely erstellt. new concept. STED microscopy, invented and Doch nicht nur developed by him to application readiness, Momentaufnahmen is the first focused light-microscopy method sind mit dem neuen which is no longer fundamentally limited by STED-Mikroskop mög- diffraction. It allows an up to ten times greater lich. Sogar Lebensvor- detailed observation in living cells and makes gänge im Inneren leben- structures visible that are much smaller than der Zellen lassen sich 200 nanometers. “Back then I intuitively felt damit „live“ mit Nano- that something has not been thought through meter-Auflösung ver- thoroughly,“ Stefan Hell recalls. folgen. So gelang es In order to overcome the phenomenon of The STED microscopy (circular inset image) pro- dem Team um Stefan light diffraction, he and his team apply a trick. The focal spot They reduced the vides approximately ten times sharper details of Hell, erstmals die of the fluorescence excitation beam is accompanied by a exposure time for sin- filament structures within a nerve cell compared Katrin Willig und Stefan Hell im Labor mit einem STED-Mikroskop-Versuchsaufbau. Bewegungen von Boten- doughnut-shaped “STED beam“ that switches off fluorophores gle images in such a to a conventional light microscope (outer image). stoff-Bläschen in einer at the spot periphery, by effectively confining them to the dramatic way that they (Image: Gerald Donnert, Stefan Hell) serlicht einer bestimmten Wellenlänge gezielt „angeschaltet“, Nervenzelle in Echtzeit zu „filmen“ – mit 33 Bildern pro ground state. In contrast, molecules at the doughnut center can could film in real-time sodass sie leuchten. Liegen die Moleküle enger beieinander als Sekunde und einer Auflösung von rund 70 Nanometern. dwell in the fluorescence “on“ state and fluoresce freely. The the movements within 200 Nanometer, verschwimmen sie allerdings auch hier zu Mit seinen bahnbrechenden Arbeiten zu STED und wei- resolution is typically improved by up to ten times compared living nerve cells with a resolution of 65 to 70 nanometers – einem verwaschenen Fleck. Für Biologen und Mediziner be- teren damit verwandten Verfahren wie der 4Pi-Mikroskopie with conventional microscopes, meaning that labeled pro- a 3 to 4 times better resolution compared to conventional deutete dies eine massive Einschränkung – denn für sie sind hat Stefan Hell in den vergangenen Jahren ein Fenster aufge- tein complexes with separation of only 20 to 50 nano-meters light microscopes. weitaus kleinere Strukturen in lebenden Zellen interessant. stoßen, um weit in den Nanokosmos lebender Zellen vor- can be discerned. As the brightness of the STED beam is With his work Stefan Hell has pushed open a door towards Der 51-jährige Physiker Stefan Hell hat als Erster einen Weg zudringen. In der Erforschung von Krankheiten oder der increased, the spot in which molecules can fluoresce is fur- new insights into what happens on the molecular scale of life – gefunden, die Abbesche Auflösungsgrenze von Lichtmikrosko- Entwicklung von Medikamenten biete die STED-Mikroskopie ther reduced in size. As a consequence, the resolution of the a door which was believed for a long time to be non-existent. pen radikal zu unterlaufen – mit einem völlig neuen Konzept. reichlich Potenzial, betont Stefan Hell. „Wenn sich direkt be- system can be increased, in principle, to molecular dimen- STED microscopy offers plenty of potential for research on Bei der von ihm erfundenen und zur Anwendungsreife ent- obachten lässt, wie ein Medikament in der Zelle wirkt, könnte sions. disease or the development of drugs, Stefan Hell explains. wickelten STED-Mikroskopie ist die Auflösung nicht länger die Entwicklungszeit neuer therapeutischer Wirkstoffe enorm By developing special fast recording techniques for the “If one can directly observe how a drug affects the cell, the durch die Lichtwellenlänge begrenzt. Dadurch ist es erstmals verkürzt werden.“  Carmen Rotte STED microscopy, Hell’s team further succeeded in record- development time of new therapeutic agents could be reduced möglich, Strukturen in einer Zelle mit einer heute bis zu zehn- ing fast movements within living cells. enormously.“  Carmen Rotte

10 Nobelpreis / Nobel Prize Nobelpreis / Nobel Prize 11 Die Nobelpreis-Verleihung in Stockholm the entire Nobel Week,” Stefan Hell later said. The fanfare conversations, the banquet concluded with the traditional sounded as King Carl XVI Gustaf ceremoniously presented speech given by the laureates. On behalf of the three Nobel all three Nobel Laureates in Chemistry with the Diplomas Prize Winners in Chemistry, a visibly moved Stefan Hell pro- eit der Verkündung des Chemie-Nobelpreises am Als die Königliche Familie im prächtigen, mit unzähligen and Nobel Medals. claimed how thankful they were for the great honor bestowed 8. Oktober 2014 hatte Stefan Hell zahllose Interviews Blüten dekorierten Konzerthaus Einzug hielt, waren alle 2 000 That evening, the festivities continued at the Nobel Banquet on them with this prize. He emphasized once again that science gegeben und unzählige Glückwünsche beantwortet. Plätze gefüllt. Zu den Gästen zählten neben der Familie des held in the Blue Hall of Stockholm’s City Hall. With Princess always also means making the seemingly impossible possible. SDas magische Datum der Nobelpreis-Verleihung rückte näher, Chemie-Nobelpreisträgers auch enge Weggefährten und Kol- Madeleine at his side, Stefan Hell proceeded into the ceremo- His rousing banquet speech was rewarded with a long round und der Physiker machte sich auf den Weg nach Stockholm. legen, darunter Herbert Jäckle, Stefan Jakobs, Tom Jovin und nial hall and was seated at the long banquet table reserved of applause. The celebrations then continued in the City Hall’s Der Tag der feierlichen Verleihung, die traditionell am Jürgen Troe. Auch Max-Planck-Präsident Martin Stratmann war for the guests of honor. After an exquisite dinner, lively per- Golden Hall, where the guests enjoyed music and dance at the 10. Dezember stattfindet, dem Todestag des Preisstifters der Einladung Stefan Hells nach Stockholm gefolgt. formances by dancers from the Swedish Ballet and inspiring Students Nobel Nightcap Party.  Carmen Rotte, Frederik Köpper Alfred Nobel, begann für Stefan Hell früh. Noch vor acht Uhr Eine kleine Abweichung vom strengen Protokoll gab es stand das erste Interview mit Journalisten auf dem Programm – allerdings zur Überraschung aller. Direkt an Stefan Hell gerich- gefolgt von weiteren Medienterminen. Bei der anschließenden tet, beendete der Laudator für die Chemie-Nobelpreise, Måns Generalprobe um zehn Uhr im Stockholmer Konzerthaus hieß Ehrenberg, seine auf Schwedisch gehaltene Rede mit den our Majesties, Your Royal High- causing their signal, their voices, to be es dann, den Ablauf der Zeremonie der Preisverleihung genau deutschen Worten: „Stefan, Dein Mut, auch in schwierigen nesses, Ladies and Gentlemen, confused. But, believe it or not, Eric found einzustudieren. An diesem hat sich seit der Verleihung der Zeiten Deine Vision zu verfolgen, wird Generationen von a way to discern the molecules by calling Nobelpreise an Manfred Eigen (1967) und Erwin Neher (1991) zukünftigen Wissenschaftlern inspirieren”. „Das war für mich YWhat a week, what a day, and what a on each one of them individually, using a kaum etwas geändert. Dies gilt auch für die Kleiderordnung: der bewegendste Moment der Nobelwoche“, sagte Stefan Hell night...! microscope so simple that he built it with Ein Frack ist Pflicht. Um 16 Uhr schließlich war es soweit. später. Unter Fanfarenklängen überreichte König Carl XVI. I cannot imagine anything more exhilarat- a friend – in his living room. Gustaf danach feierlich die Urkunden und die Nobelpreis- ing than to stand here this evening – also As for myself, I never had that kind of Medaillen an die drei Chemie-Nobelpreisträger. on behalf of my colleagues W. E. Moerner patience. Calling on each molecule one Am Abend wurden die Festlichkeiten im Blauen Saal and Eric Betzig – thanking the Swedish by one? No way. I just told all of them to des Stockholmer Rathauses mit dem Nobel-Bankett fort- Academy and the Nobel Foundation for be quiet, except for a selected few. gesetzt. Nach einem exklusiven Menü, stimmungsvollen the honor that has been bestowed upon Just keep the molecules quiet, and let only Auftritten von Tänzern des Schwedischen Balletts und us. We are so grateful to all who have a few speak up... A simple solution to a anregenden Gesprächen endete das Bankett ganz nach supported us on our path and – above supposedly unsolvable problem. It made Tradition mit den Reden der Laureaten. Im Namen der all – we feel very, very humbled. the resolution limit history. drei Chemie-Nobelpreisträger dankte Stefan Hell spürbar Like all laureates, each of us three has his Now have a guess, where did this idea gerührt für die große Ehre, die ihnen mit dem Preis erwiesen own road to this magnificent hall. Our occur to me? wurde. Er betonte noch einmal, dass Wissenschaft immer auch personal stories have been quite different. Not very far from here, actually: In a bedeute, das für unmöglich Gehaltene möglich zu machen. Yet – we have much in common: passion student dorm in Finnish Åbo – in what you Lang anhaltender Applaus belohnte seine eindrucksvolle for what we do, and fascination with may kindly call a living room. Bankett-Rede. things that cannot be done, or – let's say So, what does it take, ladies and gentle- Anschließend wurde im Goldenen Saal des Rathauses – things that cannot be done...supposedly. men, to end up standing here, telling weitergefeiert: bei Tanz und Musik auf der Students Nobel Erwin Schrödinger, who spoke at this ban- you a story of important discoveries or (Bild: Anders Wiklund, REUTERS) Nightcap-Party. Carmen Rotte, Frederik Köpper quet eighty-one years ago tonight, wrote: improvements? "It is fair to state that we are not going to Well, you definitely need a living room. At experiment with single particles any more the very least, you need a place to sleep. than we will raise dinosaurs in the zoo". And when you fall asleep you may forget Well, one of us, W. E., discovered just the that others consider you too daring or too The Nobel Award Ceremony in Stockholm opposite – single molecules can indeed be foolish. seen and played with individually. But when morning comes, you would Now, ladies and gentlemen, what do we better find yourself saying: "I have so ince the award announcement on October 8th 2014, entered the Concert Hall, which was decorated with countless learn from this? many choices of what to do or what to Stefan Hell had given numerous interviews and responded flowers, the audience members had filled every last one of the First, Erwin Schrödinger would never have leave – every morning, every day. I better to countless congratulations. The magic date of the No- 2,000 seats. In addition to his family, the guests accompanying gone on to write "Jurassic Park"... judge for myself, and go ahead and do it." Sbel Ceremony finally moved closer, and the physicist set off for Stefan Hell were close companions and colleagues of his, Second, as a Nobel Laureate you Because nothing is more powerful than Stockholm. including Herbert Jäckle, Stefan Jakobs, Tom Jovin, and should say "this or that is never an idea whose time has come – even if it The day of the Award Ceremony, which traditionally takes Jürgen Troe. Martin Stratmann, the President of the Max going to happen", because you will in- came in a living room or to someone with place on December 10th, the anniversary of Alfred Nobel’s Planck Society, also accepted Stefan Hell’s invitation to crease your chances tremendously of a humble living. death, started very early for Stefan Hell. The first interview Stockholm. being remembered – decades later in a And if you feel we'll never raise dino- with journalists was scheduled for before 8 in the morning – To everyone’s surprise, there was a slight deviation from Nobel banquet speech. saurs... Who knows? One day someone followed by further press appointments. Next, he contin- the strict protocol. Addressing Stefan Hell directly, Måns And so, on to superresolution fluores- may be actually standing here – giving a ued on to the Stockholm Concert Hall at 10 am to attend Ehrenberg, who presented the Nobel Prizes in Chemistry, cence imaging. According to the belief, banquet speech. the dress rehearsal, where the Laureates diligently practiced ended his Swedish laudatory speech with the German words: molecules closer together than 200 nano- So, let us embrace a culture that addresses the Award Ceremony’s order of events. Even the dress code “Stefan, Dein Mut, auch in schwierigen Zeiten Deine Vision meters could not be told apart with fo- problems deemed impossible to solve – on this special day is regulated by the honorable tradition. zu verfolgen, wird Generationen von zukünftigen Wissen- cused light. This is because, in a packed and let us now honor those who will do Just like the Nobel Laureates Manfred Eigen and Erwin schaftlern inspirieren” (Stefan, your courage to pursue your molecular crowd, the molecules shout so with a toast. Neher back in their days, a tailcoat is obligatory. At 4 pm, vision, even in difficult times, will inspire generations of future out their fluorescence simultaneously, Skål! the special moment had come at last: As the Royal Family scientists). “For me, that was the most moving moment of Stefan Hell's banquet speech

12 Nobelpreis / Nobel Prize Nobelpreis / Nobel Prize 13 A hell of a welcome

The day after Stefan Hell’s return from Stockholm, Helle Willkommensfreude the institute’s staff celebrated the Nobel Laureate with a surprise party on December 18th 2014. 450 blue- und eine gelungene Überraschung and-golden balloons created a great atmosphere Einen Tag nachdem Stefan Hell aus Stockholm zurückgekehrt war, feierten die when an astonished Stefan Hell entered the foyer. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Institut den Nobelpreisträger mit einer aus- gelassenen Überraschungsparty. 450 blau-goldene Ballons sorgten am 18. Dezember 2014 azz sounds of the trio Jazz deluxe filled the entrance area, hund- reds of colleagues holding balloons formed a guard of honor and für eine stimmungsvolle Kulisse, als Stefan Hell verblüfft das Foyer betrat. Japplauded for minutes. A great surprise – everyone shared Stefan Hell’s delight about the outstanding award. With posters and banners such as “Und es wurde hell” (“and it igentlich sollte es nur eine Tasse Kaffee geben. MPG- darf an einer der besten Forschungseinrichtungen der Welt mit became light”) and “welcome back” the staff greeted the researcher. Präsident Martin Stratmann, Gregor Eichele und Herbert super Kollegen arbeiten.“ Die Werkstätten, die Verwaltung, die Countless blue and golden balloons with congratulations and the Nobel Jäckle hatten Stefan Hell unter diesem Vorwand am Allgemeinen Dienste – alle Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter emblem rose into the air when the surprised awardee gave his thanks ENachmittag des 18. Dezember in die Espressobar eingeladen. hätten daran ihren Anteil. „Hier wird einem jeder Wunsch to everyone: “The Nobel Prize would not have been possible without Der Kaffee war jedoch schnell vergessen, als der Nobelpreis- von den Augen abgelesen und kompetent umgesetzt – beste this institute. I am lucky to work at one of the world’s best research träger sah, was wirklich im Foyer auf ihn wartete. Jazz-Klänge Voraussetzungen, um Spitzenforschung zu machen“, so Stefan institutions with superb colleagues.” The workshops, the administration, des Trios Jazz deluxe erfüllten den Eingangsbereich, hunderte Hell. the general service – all employees had their share, he said. “Here, Kolleginnen und Kollegen standen mit Luftballons Spalier und Der aus München angereiste Martin Stratmann hatte zu- people anticipate your every wish and translate it competently – best applaudierten minutenlang. Die Überraschung war gelungen – vor mit begeisterten Worten erklärt, Stefan Hell könne stolz prerequisites to do top-level research.” alle freuten sich mit Stefan Hell über die große Auszeichnung. auf seine Leistung und sein Team sein. „Das ist bereits der With enthusiastic words Max Planck President Martin Stratmann had Mit Plakaten und Bannern wie „Und es wurde Hell“ und dritte Nobelpreis für das Institut. Das kann kein statistischer beforehand stated that Stefan Hell could be proud of his accomplishment „Welcome Back“ empfingen die Institutsmitarbeiter den Ausreißer mehr sein.“ Ginge man nach den Zeitpunkten der and his team. “This is the institute’s third Nobel Prize already. That Forscher. Unzählige blaue und goldene Luftballons mit Glück- Nobelpreise, müsse nach den Jahren 1967, 1991 und 2014 in cannot possibly be a statistic outlier.” If one followed the dates of the wunsch und Nobel-Emblem stiegen in die Höhe, als der über- etwa 25 Jahren ein Forscher der nächsten Generation wieder Nobel Prizes, after 1967, 1991, and 2014, a researcher of the upcoming raschte Preisträger seinen Dank an alle richtete: „Der Nobel- den Nobelpreis holen – wenn das kein Ansporn für die Wissen- generation could be expected to gain the Nobel Prize in about 25 years, preis wäre nicht möglich gewesen ohne dieses Institut. Ich schaftler am Institut ist! Elisa Schubert the President said. This certainly is an incentive to the scientists at the institute!  Frederik Köpper

14 Nobelpreis / Nobel Prize Nobelpreis / Nobel Prize 15 (Picture: Fotolia, Manuel Schönfeld)

Nobel Prize winners and students of the

institute joined Lindau Nobel Laureate Meeting Representing the Göttingen Campus: Natalia Korniy, Natalia Naumenko, Stefan Hell, Ingrid- More than 650 young researchers and 65 Nobel Laureates came together Cristiana Vreja, Dragomir Milovanovic, Eva- Maria Neher, Erwin Neher, and Mahdokht end of June 2015 in the beautiful city of Lindau on Lake Constance to share Kohansal Nodehi (from left to right). Seychelle their passion for research and discuss some of the interesting points Vos and Dragomir Milovanovic (right picture) at the intersection of science and society. The impressive number of participants from were fellows of the Max Planck Society. Mahdokht Kohansal Nodehi and Natalia Korniy 88 countries and diverse disciplines proved the saying of Federal President were fellows of the Bayer Science & Education Joachim Gauck that science erases borders and connects people in the best manner. Foundation. (Pictures: Dragomir Milovanovic)

ur institute was presented by inspiring lectures could rise up to 13 billion people until 2100. Providing suf- The Mainau Declaration 2015 recognizing the threat of climate Quotes from the meeting of Stefan Hell on The resolution revolution and ficient food and potable water to everyone will be a challenge change and need to focus on alternative energy sources. Erwin Neher on Ion channels and their discovery, that needs to unite not only scientists, but also social activists Above the mentioned topics, an ever increasing number of “This meeting was a truly unique opportunity to meet so Ofunction, and roles in diseases. and policy makers. In large parts of the world, genetically reports on scientific achievements in media requires to revisit many motivated and outstanding people who have different It is the personal experience in doing research and fol- modified crops are still seen as a taboo, rapid globalization scientific education in the context of today’s society. Here, we paths but share the same goal.” lowing one's dreams that made these, as well as many other and fast life-style enhances the fast-food culture with high have two distinct aspects: education of scientists and teaching Mahdokht Kohansal Nodehi lectures, authentic and motivating. Apart from scientific talks, consumption of sugar and meat. Scientific projects aiming science to the general public. While the first aspect is under- this meeting hosted panel discussions on a given topic and at producing highly nutritional food in high yields should be going a dramatic boost with the new educational tools, the “The meeting not only provides the unique opportunity individual discussions with the Laureates. During these dis- balanced with the ecological need for plant diversity. education of science to a broad audience is lagging behind. for young scientists to meet with Nobel Laureates but also cussions, young scientists could ask more detailed questions, In many classrooms creationism is still taught, denying evo- allows for intense cross-talk between the disciplines of phys- exchange their ideas, and ask the Laureates for advice on »Aim high, stay grounded!« lution. Different religious aspects are put ahead of scientific ics, chemistry, and medicine. Stepping outside of ones re- how to further pursue the academic career. Besides scien- facts. Scientists should be more engaged in communicating spective field and engaging with another provides a means tific lectures and discussion sessions, formal events made the Stefan Hell, Nobel Laureate in Chemistry 2014 their research to a general audience. There should also be more to critically assess one's general research direction to find participants familiar with the opportunities both in different involvement in continuous education of journalists on emerging alternative methods to attack a specific problem.” countries as well as in diverse research-based companies. Along with the nutritional increase, a large discussion point scientific technologies such as the recent example of human Seychelle Vos Along the lines of this meeting’s title, the quest for interdis- during the meeting were renewable energies and climate genome editing. ciplinarity was the major discussion where Eric Betzig, Martin change. Interestingly, even among the Nobel Laureates there Overall, the meeting was a true think-tank on different “For me, the Lindau meeting was an immense fountain of Chalfie, Steven Chu, Stefan Hell, and William Moerner shared are quite opposing attitudes on the extent of climate change. scientific pathways that one may undergo, the different aspects knowledge, a blossoming garden of ideas, and an incredible their views and personal experiences. Although all of them On one side Steven Chu, who also led the Department of of scientific exchange to reach a deeper understanding of scien- source of motivation and inspiration.” had a unique path through science, they all agreed that inter- Energy during Obama’s first administration, advocated for the tific problems, and the need for a strong communication within Natalia Korniy disciplinarity is not itself a goal but rather a consequence of need to switch to more climate-friendly energy sources. In a and outside the inner scientific circles to join forces for finding putting the strengths together to solve a certain problem and raw opposite view, Ivan Giaever explained that the scientific solutions to the emerging challenges of our world. In that light “I enjoyed ‘practicing the language’ of other scientific to understand a special phenomenon. The key ingredient to evidence on global warming is rather modest and does not we fully agree with the meeting's motto that scientists should fields and of diverse cultures which many of the fellow achieve interdisciplinarity is a strong and stimulating com- justify the large amount of money invested in the development stay inspired, educated, and connected! participants came from. It was also beautiful realizing that munication among peers. of alternative energy. Mahdokht Kohansal Nodehi, Dragomir Milovanovic Nobel Laureates and young scientists are truly streaming One of the other topics discussed in several sessions was In any case, a large number of Nobel Laureates, who at- to the critical, knowledge-based society that embraces dif- the food supply to the constantly growing world’s population. tended the 2015 Lindau Meeting, jointly prepared and signed ferences at all levels.” Newest estimates of the UN suggest that human population Dragomir Milovanovic

16 Nobelpreis / Nobel Prize Nobelpreis / Nobel Prize 17 Gezinkte Gegenwehr im Kampf gegen Krankheitserreger

Antibiotika gibt es nicht nur auf Rezept. Auch unser eigener Körper produziert wirksame Substanzen, um Bakterien, Pilze und Viren in Schach zu halten. Ein internationales Forscherteam aus Göttingen, Tübingen, Edinburgh und Strasbourg hat Anfang 2013 die Struktur eines wichtigen körpereigenen Antibiotikums namens Dermcidin Atom für Atom aufgeklärt. Zu einer hochwirksamen Waffe im Kampf gegen Tuberkulose-Erreger und andere gefährliche Angreifer machen es seine besonderen Eigenschaften, haben die Wissenschaftler herausgefunden. Ihre Erkenntnisse könnten dazu beitragen, neue Antibiotika zu entwickeln, die auch multiresistente Bakterien erfolgreich bekämpfen. (Proceedings of the Das aktive Dermcidin ist ein Kanalprotein mit außergewöhnlich hoher Ionen- National Academy of Sciences USA, 20. Februar 2013) durchlässigkeit und Anpassungsfähigkeit. Diese Eigenschaften könnten es zu einem wirkungsvollen Breitband-Antibiotikum machen. (Bild: Bert de Groot)

enn uns der Schweiß nicht ohne Weiteres verändern. AMPs Wissenschaftler wissen seit Längerem, wie dieser Kanal aufgebaut ist. Wie sie Göttingen in elektrophysiologischen oder Staphylococcus aureus“, erläutert ausbricht, hat das sein bergen daher großes Potenzial für eine dass Dermcidin im sauer-salzigen Schweiß herausfanden, ist er außergewöhnlich Experimenten messen konnte. Claudia der Chemiker Bert de Groot. Gutes. Er verteilt da- neue Generation von Antibiotika. gespalten und dadurch aktiviert wird. lang, durchlässig und anpassungsfähig. Steinems Ergebnisse zeigen auch: Insbesondere multiresistente Stämme Wbei hochwirksame Antibiotika auf Das aktive Dermcidin-Peptid bildet dann, Er bildet damit eine völlig neue Klasse Ohne Zinkionen versagt die Wunder- von Staphylococcus aureus werden zu der Haut, die uns vor Krankheitser- 1700 körpereigene AMPs stabilisiert durch die im Schweiß vor- von Membranproteinen. waffe ihren Dienst. Nur wenn Zinkionen einer wachsenden Gefahr in Kranken- regern schützen. Wird unsere Haut „Doch um solche Wirkstoffe maß- kommenden Zinkionen, winzige Kanäle Mithilfe aufwendiger Computer- und Dermcidin miteinander wechselwir- häusern. Sie sind gegen die gängigen durch einen Kratzer, einen Schnitt zuschneidern, müssen wir zunächst durch die Hüllmembran der Krankheits- simulationen schaute das Team um ken, bilden sich in der Membranhülle Antibiotika unempfindlich und des- oder einen Mückenstich verletzt, töten im Detail verstehen, wie körpereigene erreger und durchlöchert sie quasi. In Bert de Groot dem aktiven Dermcidin funktionsfähige Kanäle. Verhinderten halb nur schwer zu bekämpfen. Laut in den Schweißdrüsen produzierte Antibiotika die Krankheitserreger erfolg- der Folge strömen Wasser und Ionen gewissermaßen „bei seiner Arbeit“ Wissenschaftler diese Wechselwirkung Robert-Koch-Institut waren 1976 gerade Wirkstoffe wie Dermcidin gefährliche reich matt setzen. Obwohl bisher 1700 unkontrolliert durch die Hüllmembran. zu. Zur Überraschung der Göttinger durch Mutation eines bestimmten Bau- einmal zwei Prozent der Staphylococcus- Eindringlinge schnell und wirksam solcher Peptide entdeckt wurden, wis- Wasserhaushalt und Transportvorgänge Forscher durchquerten die Ionen den steins im Dermcidin (einem sogenannten Bakterien gegen Antibiotika resistent. ab. Solche sogenannten antimikro- sen wir nur sehr wenig über ihre Form der Mikroorganismen geraten außer Kanal auf ganz ungewöhnliche Weise. Histidin-Aminosäurerest), bildete sich Allein bis 2009 stieg der Anteil auf knapp biellen Peptide (AMPs) sind gängigen und Funktion“, betont Bert de Groot, Kontrolle, sie sterben langsam ab. Der Chemiker Ulrich Zachariae erklärt: kein ionendurchlässiger Kanal. Dermci- 22 Prozent. Infektionen mit diesem Antibiotika in einem wichtigen Punkt Leiter der Forschungsgruppe Computer- „Man sieht bei unseren Simulationen din kann sich zudem äußerst wandelbar Krankheitserreger können zu lebens- sogar weit überlegen. Krankheitserre- gestützte biomolekulare Dynamik am Dermcidin attackiert Achillesferse sehr schön, dass der Kanal schief in verschiedenen Membrantypen anpas- bedrohenden Erkrankungen wie Blutver- ger können nicht innerhalb kurzer Zeit MPI-BPC. Gemeinsam mit Kolle- Durch den kombinierten Einsatz der der Membran sitzt. Dadurch nutzen sen. „Dies könnte erklären, warum das giftung und Lungenentzündung führen. resistent dagegen werden. Die Resistenz- gen aus Edinburgh (Großbritannien), Röntgenkristallografie und der Fest- Ionen auch den ‚Seiteneingang’. So aktive Dermcidin ein solch effizientes Das internationale Forscherteam hofft, bildung verhindern AMPs wirkungsvoll, Tübingen, Strasbourg (Frankreich) und körper-NMR-Spektroskopie konnten For- können mehr Ionen gleichzeitig den Breitband-Antibiotikum ist und Bakte- dass sich mit ihren Erkenntnissen eine indem sie gezielt die Achillesferse der Göttingen hat er erstmals in atomarem scher um Kornelius Zeth am MPI für Kanal durchqueren.“ Die Simulationen rien wie Pilze gleichermaßen bekämp- neue Klasse von Antibiotika entwickeln pathogenen Angreifer attackieren: Sie Detail aufgeklärt, was Dermcidin zu Entwicklungsbiologie in Tübingen und liefern damit eine Erklärung für die fen kann. Es wirkt gegen viele bekannte lässt, mit der sich solch gefährliche durchlöchern ihre lebenswichtige Hüll- einer wahren Wunderwaffe im Kampf Burkhard Bechinger an der Universität hohe Ionendurchlässigkeit des Kanals, Krankheitserreger wie den Tuberkulose- Krankheitserreger erfolgreich bekämpfen membran, und diese können die Erreger gegen gefährliche Erreger macht. Strasbourg jetzt Atom für Atom aufklären, die Claudia Steinem von der Universität Erreger Mycobacterium tuberculosis lassen.  Carmen Rotte

18 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 19 Scientists unveil secrets of Forscher bremsen Parkinson bei Mäusen aus an important natural antibiotic Wissenschaftlerteams um Armin Giese von der LMU München und Christian Griesinger Antibiotics are not only available on prescription. Also our own body produces efficient vom MPI-BPC haben Anfang 2013 eine chemische Substanz entwickelt, die die Parkinson- substances to fend off bacteria, fungi, and viruses. An international team of scientists from Erkrankung in Tests an Mäusen verzögern kann. Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend. Göttingen, Edinburgh, Tübingen, and Strasbourg has been able to resolve the atomic struc- Die Forscher hoffen, dass es auf diesem Weg möglich wird, Parkinson ursächlich zu ture of an important natural antibiotic called dermcidin in 2013. Its unique properties make behandeln und so die Krankheit zu stoppen. (Acta Neuropathologica, 19. April 2013) it a highly efficient tool to fight tuberculosis germs and other dangerous bugs. The results could contribute to the development of new antibiotics that control multi-resistant bacteria. th ie Parkinson-Krankheit beginnt schlei- (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Februar 20 2013) chend. Dem amerikanischen Filmstar Michael J. Fox zuckte plötzlich bei DDreharbeiten der kleine Finger der linken Hand. reaking out in sweat not only for some time that dermcidin is cleaved physiological experiments by Claudia Er überspielte es jahrelang erfolgreich. Typischer- regulates our body tempera- in salty, slightly acidic sweat and thus be- Steinem at the University of Göttingen. weise breitet sich das Zittern weiter aus, Muskeln ture. Sweat also spreads highly comes activated. The active peptide then Claudia Steinem's results also demonstrate werden steif, die Bewegungen verlangsamen sich. Befficient antibiotics on our skin, which forms tiny channels perforating the cell that, without zinc ions, the antibiotic fails Mehr als drei Millionen Menschen sind welt- protect us from dangerous bugs. If our membrane of microbes, which are sta- to perform. Only when zinc and derm- weit davon betroffen, über 200 000 allein in skin becomes injured by a small cut, a bilized by zinc ions present in sweat. As cidin act synergistically, channels across Deutschland, so die Schätzung der Deutschen scratch, or the sting of a mosquito, anti- a consequence, water and ions uncon- the membranes are formed. When the Parkinson Vereinigung. Damit ist Parkinson nach biotic agents secreted in sweat glands trollably flow across the membrane, and scientists inhibited this interaction Alzheimer die zweithäufigste neurodegenerative such as dermcidin rapidly and efficiently the cell’s homeostasis and transport pro- through mutation of a certain building Erkrankung. kill invaders. In one important aspect, cesses across the membrane get out of block in dermcidin (a histidine amino In den meisten Fällen tritt Parkinson bei Men- these so-called antimicrobial peptides control, eventually leading to the micro- acid), channel formation was blocked. schen zwischen 50 und 60 Jahren erstmals auf. (AMPs) are even superior to traditional bes’ death. What is more, dermcidin can adapt to Die Dopamin-produzierenden Nervenzellen antibiotics: The germs are not capable of extremely variable types of membranes. in der Substantia nigra (einer Struktur im Mit- developing resistance against them in a Dermcidin attacks Achilles' heel “This could explain why active dermci- telhirn) gehen zugrunde. Unter dem Mikroskop rapid fashion. AMPs efficiently prevent Through a combination of X-ray din is such an efficient broad-spectrum werden auffallende Ablagerungen verklump- this by attacking the Achilles’ heel of the crystallography and solid-state nuclear antibiotic fending off bacteria and fungi ter Synuclein-Proteine im Gehirn sichtbar. In pathogens: The antibiotics pierce their magnetic resonance spectroscopy, at the same time. It is active against many der frühen Phase lagern sich zunächst wenige Erhielten Parkinson-Mäuse den Wirkstoff Anle138b (rechts), bildeten sich deutlich weniger cell membrane, which microbes cannot scientists around Kornelius Zeth at well-known pathogens such as Myco- Alpha-Synucleine zu sogenannten Oligomeren Synuclein-Ablagerungen (braun gefärbt) als bei Placebo-behandelten Kontrolltieren. easily modify. Therefore, AMPs have the MPI for Developmental Biology in bacterium tuberculosis, the causative zusammen. Diese scheinen stark neurotoxisch (Bild: Armin Giese, LMU München) great potential to form a new genera- Tübingen and Burkhard Bechinger at agent of tuberculosis, or Staphylo- zu wirken. Werden beim Menschen die ersten tion of antibiotics. the University of Strasbourg were able coccus aureus,“ Bert de Groot explains. Symptome sichtbar, sind fatalerweise zumeist to elucidate the atomic structure of this Multi-resistant strains of Staphylococcus bereits mehr als die Hälfte der krankheitsrelevanten Ner- schiedlicher Fachrichtungen zu bündeln. An der Entwicklung 1700 natural AMPs channel. They found that it is unusually aureus, in particular, have become an in- venzellen abgestorben. Wissenschaftler forschen daher an dieses Wirkstoffs waren Biologen, Chemiker, Mediziner, Phy- “But in order to tailor these thera- long, highly permeable, and adaptable. creasing threat for hospital patients. They verbesserten Methoden zur Früherkennung der Krankheit. siker und Tiermediziner beteiligt“, sagt Armin Giese, Leiter peutic agents, we first need a detailed It thus represents an entirely new class are insensitive towards common anti- Medikamentös können die Ursachen von Parkinson bisher einer Forschungsgruppe am Zentrum für Neuropathologie understanding of how these natural anti- of membrane proteins. biotics and, therefore, are highly difficult nicht behandelt werden. Genau hier setzt die Arbeit der For- und Prionforschung der LMU München. Rund 20 000 wirk- biotics control bugs. Although about Aided by extensive computer simu- to treat. According to the Robert Koch scher-Teams um Armin Giese und Christian Griesinger an. stoffartige Substanzen testeten die Mitarbeiter um Armin Giese 1700 such peptides have been detected lations, Bert de Groot’s team watched Institute in Berlin, merely two percent systematisch darauf, ob sie die Bildung krankheitstypischer so far, we only know very little about the channel as it performs its action. of Staphylococcus bacteria showed anti- Substanz Anle138b hält Krankheit auf Proteinverklumpungen verhindern können. Ihr Screening their structure and function,” says Bert Surprisingly, the ions traversed the chan- biotic resistance in 1976, while their Die Wissenschaftler haben jetzt einen Wirkstoff entwickelt, basiert auf einer äußerst empfindlichen Laser-Methode, die de Groot, head of the Computational nel along a very unusual pathway. As proportion had risen to 22 percent by der in Tests an Mäusen das Fortschreiten der Proteinablagerun- der Mediziner Giese vor Jahren bei Nobelpreisträger Manfred Biomolecular Dynamics group at the chemist Ulrich Zachariae explains: “Our 2009. Staphylococcus aureus infections gen und der Nervenzellschädigung in bisher nicht erreichtem Eigen am MPI-BPC entwickelt hat. Schon in der ersten Stufe MPI-BPC. Together with colleagues simulations show that the channel sits can lead to life-threatening diseases like Ausmaß verzögert und die krankheitsfreie Phase verlängert. fanden sich unter den getesteten Molekülen einzelne interes- from Göttingen, Edinburgh (United in the membrane with a tilt. This en- sepsis and pneumonia. The international „Das Besondere an unserer neuen Substanz ist, dass sie sante Kandidaten. Eine Substanz erwies sich schließlich nach Kingdom), Tübingen, and Strasbourg ables ions to take the ’side entrances’, team of scientists hopes that their results erstmals direkt an den Oligomeren ansetzt und ihre Bildung weiteren systematischen Optimierungen als besonders effektiv. (France) he elucidated, for the first too, and so more ions can cross the can contribute to the development of a hemmt", erläutert Christian Griesinger, Leiter der Abteilung Andrei Leonov, Chemiker in Christian Griesingers Team, gelang time, what turns dermcidin into such an pore at the same time.” The simulations new class of antibiotics that is able to NMR-basierte Strukturbiologie am MPI-BPC. Die Entdeckung es, daraus einen vielversprechenden Wirkstoff zu synthetisie- efficient weapon in the battle against could thus explain the high permeation attack such dangerous germs.  dieses Moleküls ist das Ergebnis jahrelanger Arbeit. „Der ren. Dieser ist in therapeutischen Dosen sehr gut verträglich, dangerous bugs. Scientists have known rate of the channel measured in electro- Ulrich Zachariae, Carmen Rotte Schlüssel zum Erfolg war es, die Kompetenzen ganz unter- kann mit der Nahrung verabreicht werden und die Blut-Hirn-

20 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 21 Schranke passieren. Im Gehirn erreicht lebten umso länger, je früher sie Anle138b Tau-Proteins stoppen könnte. Weitere In a mouse model of Parkinson’s disease, animals er hohe Wirkspiegel. Inzwischen haben über das Futter verabreicht bekamen. Versuche der Göttinger und Münchner treated with Anle138b were found to form sig- die Münchner und Göttinger Forscher Doch nicht nur bei der Parkinson-Krank- Forscher sollen dies testen. Anle138b ist nificantly fewer synuclein aggregates (stained in den Wirkstoff namens Anle138b – heit war die Substanz wirksam. „Auch bei deshalb für die medizinische Forschung brown) than did controls that received a placebo. nach den ersten beiden Buchstaben Creutzfeldt-Jakob finden wir krank- ein wichtiges Werkzeug. Es erlaubt den (Image: Armin Giese, LMU Munich) des Vor- und Nachnamens von Andrei machende Protein-Verklumpungen, die Wissenschaftlern, direkt im Reagenzglas Leonov – zum Patent angemeldet. bei dieser Krankheit durch das soge- zu untersuchen, wie der Wirkstoff die nannte Prion-Protein verursacht werden“, Oligomere verändert und was ihr Zu- Länger fit auf der Walze erklärt Christian Griesinger. „Auch hier sammenlagern hemmt. Sie hoffen, damit Anle138b könnte sich auch beim verhindert Anle138b wirkungsvoll ihr wichtige Einblicke in die Mechanismen Menschen als therapeutischer Wirk- zu erhalten, wie neurodegenerative stoff eignen. Dies lassen komplexe Krankheiten entstehen. Versuchsreihen von Armin Giese und Bis heute werden durch die verfüg- Armin Giese and his colleagues sys- Generally speaking, the earlier the seinen Mitarbeitern im Reagenzglas und baren Medikamente nur die Symptome tematically tested 20,000 candidate onset of treatment, the longer the ani- am Tiermodell hoffen. Dazu kombinier- der Parkinson-Krankheit gelindert, indem substances for the ability to block for- mals remained disease free. What is ten die Forscher nicht nur biochemische sie die Funktion der verbliebenen Ner- mation of the protein deposits that are more, the beneficial effects of Anle138b und strukturelle Methoden im Labor, venzellen unterstützen. „Mit Anle138b typical for the disease. The screen made are not restricted to animals with Parkin- sondern untersuchten die Wirkung von könnten wir eine neue Klasse von Neuro- use of an extremely sensitive laser-based son’s disease. “Creutzfeldt-Jakob disease Anle138b auch an Parkinson-Mäusen protektiva zur Hand haben, mit der sich assay developed by the scientist years is caused by toxic aggregates of the prion in verschiedenen Tiermodellen, die in möglicherweise Krankheiten wie Par- ago when he was working together with protein,” Christian Griesinger points out. München und in Labors im Exzellenz- kinson oder Creutzfeldt-Jakob bremsen Nobel Laureate Manfred Eigen at the “And here, too, Anle138b effectively cluster Mikroskopie im Nanometer- oder sogar stoppen lassen“, erläutert MPI-BPC. Some interesting lead com- inhibits clumping and significantly in- bereich und Molekularphysiologie des Christian Griesinger. Doch er warnt, pounds identified during the very first creases survival times.” These findings Gehirns (CNMPB) in Göttingen etabliert dass die Ergebnisse an Nagern nicht un- phase of the screening program served hint that Anle138b might also prevent the wurden. Erhielten Mäuse Anle138b, mittelbar auf den Menschen übertragbar as starting point for further optimization. formation of insoluble deposits formed konnten sie ihre Bewegungen deutlich seien. Im nächsten Schritt soll Anle138b Ultimately, one substance proved to be by other proteins, such as the tau protein besser koordinieren als ihre unbehandel- auf Toxizität an Nichtnagern getestet been lost. Many researchers therefore particularly active. Andrei Leonov, a that is associated with Alzheimer’s dis- ten kranken Artgenossen. „Wir können werden. Erst wenn diese Versuche focus on developing methods for early chemist in Christian Griesinger’s team, ease. Further experiments will address dies mit einer Art Fitnesstest direkt über- positiv verlaufen, rücken klinische Stu- diagnosis of the condition. However, finally succeeded in synthesizing a phar- this issue. Anle138b will therefore be a prüfen“, erklärt Armin Giese. „Wir setzen Zusammenlagern und die Mäuse über- dien am Menschen in greifbare Nähe. current therapies only alleviate symp- maceutically promising derivative. This useful research tool in medicine, as it die Mäuse auf eine kleine rotierende leben deutlich länger“. Die Ergebnisse Es sei aber immer ein langer Weg, bis toms, so the research teams led by Armin is well tolerated at dosage levels with will enable scientists to study the process Walze und messen die Zeit, wie lange der Forscher machen Hoffnung, dass eine neue Substanz beim Menschen Giese and Christian Griesinger set out to significant therapeutic effects, can be of oligomer formation in the test-tube die Nager darauf balancieren können“. Anle138b möglicherweise auch das in der Therapie erfolgreich eingesetzt address the underlying cause of nerve- administered with the food, and pen- and to determine how their assembly is Generell war der Behandlungserfolg fatale Verklumpen anderer Proteine werden könne, betont Armin Giese. cell death. etrates the blood-brain barrier, reaching inhibited. The researchers hope ulti- umso größer und die erkrankten Tiere wie des mit Alzheimer assoziierten Carmen Rotte high levels in the brain. The two teams mately to gain new insights into the Anle138b delays disease progression have already applied for a patent on the mechanisms how neurodegenerative Together, the scientists have deve- compound which they called Anle138b – disorders develop. loped a substance which, in mouse an abbreviation of Andrei Leonov’s first The drugs so far available for treat- models of the disease, reduces the rate of name and surname. ment of Parkinson’s disease only control Putting the brakes on Parkinson’s growth of the protein deposits and delays its symptoms by enhancing the function nerve cell degeneration to a yet unprece- Keeping the balance on the rotarod of the surviving nerve cells in the sub- Research groups led by Armin Giese of LMU Munich and Christian Griesinger at the dented degree. As a consequence, mice A complex series of experiments has stantia nigra. “With Anle138b, we may MPI-BPC have developed a chemical compound that slows down the onset treated with this agent remain disease- provided encouraging indications that have the first representative of a new free for longer than non-medicated con- Anle138b could also be of therapeutic class of neuroprotective agents allow- and progression of Parkinson’s disease in mice. "The results look very promising. We trols. “The most striking feature of the use in humans. These tests involved not ing to retard or even halt the progression hope that this approach will give us a way to treat the cause of Parkinson’s new compound is that it is the first that only biochemical and structural investi- of conditions such as Parkinson’s or th directly targets oligomers and interferes gations of Anle138b’s mode of action but Creutzfeldt-Jakob disease,” Christian and so arrest its progress," Armin Giese says. (Acta Neuropathologica, April 19 2013) with their formation,” explains Christian also employed several animal models Griesinger says. However, he warns that Griesinger, head of the Department of of Parkinson’s which are under study the findings in mice cannot immediately NMR-based Structural Biology at the in Munich and in laboratories of the be applied to humans. The next step he earliest signs of Parkinson’s thought to suffer from the condition are seen to contain insoluble precipitates MPI-BPC. The discovery is the result of Excellence Cluster Nanoscale Micros- will be to carry out toxicity tests in non- disease can be deceptively mild. worldwide, making it the second most made up of a protein called alpha-synu- years of hard work. “Combining skills copy and Molecular Physiology of the rodent species. Only if these are success- The first thing that movie star common neurodegenerative illness after clein. As an early step in the pathological from a range of disciplines has been the Brain in Göttingen. Mice exposed to ful will clinical trials in patients become TMichael J. Fox noticed was twitching Alzheimer’s. cascade, this protein forms so-called key to our success. Biologists, chemists, Anle138b were found to display better a realistic possibility. As clinician Armin of the little finger of his left hand. For The disease usually becomes mani- oligomers, tiny aggregates consisting clinicians, physicists, and veterinarians motor coordination than their untreated Giese emphasizes: “To successfully years, he made light of the apparently fest between the ages of 50 and 60, of small numbers of alpha-synuclein have all contributed to the development siblings. “We use a kind of fitness test to establish a novel therapeutic agent for harmless tic. But such tremors typically and results from the loss of dopamine- molecules, which are apparently highly of the therapeutic compound,” adds evaluate muscle coordination,” Armin treatment of real patients is a laborious spread, while muscles stiffen up and di- producing nerve cells in the substantia neurotoxic. By the time the first overt Armin Giese, who leads a research Giese explains. “The mice are placed on task that requires a lot of work as well rected movements take longer to carry nigra, which is part of the midbrain. symptoms appear in humans, more than group at LMU’s Center for Neuropathol- a rotating rod and we measure how long as serendipity.” out. More than three million people are Under the microscope, the affected cells half of the vulnerable cells have already ogy and Prion Research. the animals can keep their balance.” Thomas Pinter, Carmen Rotte

22 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 23 Live aus dem Hühnerei

Wissenschaftler am MPI-BPC haben im Frühsommer 2013 ein schlüpfendes Hühner- küken mittels Magnetresonanz-Tomografie (MRT) in Echtzeit gefilmt. Dem Team der Biomedizinischen NMR Forschungs GmbH gelang es, die täglichen Entwicklungsstufen eines Hühnerembryos, dessen Körperbewegungen innerhalb der geschlossenen Eierschale und das Schlüpfen sichtbar zu machen.

ie ein Schlangenmensch senschaftlicher Ansätze zur Dynamik besondere technische Herausforderung. Arun Joseph justiert die Bruthöhle mit dem verdreht liegt das Küken des Lebens vor dem Schlupf beziehungs- „Je ruckartiger sich das Küken bewegte, innen liegenden Hühnerei zwischen den im Ei, in Graustufen sind weise der Geburt.“ desto schwieriger wurde es für Arun Magnetresonanz-Empfängerspulen. WGehirn, Augen und Schnabel zu erkennen. Die Hühnereier der Marans-Rasse Joseph und Shuo Zhang, der Scan- Am Bildschirm des Magnetresonanz- stellte der Vorsitzende des Rasse- Ebene zu folgen und Details exakt zu tomografen scheint in kleinen weißen geflügelzuchtvereins Göttingen-Grone, erkennen. Ein lebendiges Küken ist ein Kreisen immer wieder das fließende Blut Siegfried Machemehl, zur Verfügung. dynamisches Wesen, das sich unvorher- des aktiven Kükens hell auf. Es stößt mit „Die rund 65 Gramm schweren Eier sehbar bewegt. Außerdem entwickelt seinem Kopf hin und her, bis es schließ- waren für uns ein echter Glücksfall. sich das Küken während der 21 Tage lich die Eierschale durchbricht. Denn je größer die Eier, desto detailrei- kontinuierlich weiter. Auch das mussten Den Max-Planck-Wissenschaftlern ist chere Bilder können wir aufnehmen“, wir bei jeder Bildaufnahme beachten“, es erstmals gelungen, mittels MRT die erklärt Roland Tammer. „Wir haben erklärt Roland Tammer. Erschwert wurde natürliche Entwicklung eines Hühner- festgestellt: Das Hühnerei ist ein inter- die Interpretation der Bilder durch den embryos bis zum Schlüpfen in Echtzeit essantes biologisches und skalierbares dreidimensional gewundenen Körper, zu filmen. Dafür scannten die Forscher Anschauungsobjekt.“ dessen Längsachse nie in einer einzigen befruchtete Eier mit einem klinischen Die zu Beginn des Forschungspro- dünnen MR-Schicht lag. MRT-Gerät und der weltweit einzigarti- jektes bereits zehn Tage lang bebrüteten Um reproduzierbare Orientierungen gen Aufnahmetechnik FLASH 2 in einer Hühnereier kamen in einen regulären zu gewährleisten, wurde das Ei stets gleich Geschwindigkeit von zwölf Bildern pro Brutkasten mit einer Temperatur von ausgerichtet. Der Kopf des spiralartig Sekunde. 37,5 Grad Celsius und 70 bis 90 Pro- gerollten Vogels war der Hauptorien- Eigentlicher Anlass für das Experiment zent Luftfeuchtigkeit. Die MRT-Physiker tierungspunkt. „Wir haben uns auf das war eine Anfrage der British Broadcasting Arun Joseph und Shuo Zhang, die sich in Gehirn und die Glaskörper der Augen Corporation (BBC), die Filme schlüpfender ihrer Forschung mit der medizinischen als markante und helle Erkennungsmerk- Tiere live ausstrahlen wollte. Schnell Anwendung der FLASH 2-Technik be- male konzentriert. Diese konnten wir ergaben sich für Jens Frahm, Leiter der Bio- fassen, justierten das Ei täglich in einer trotz aller Bewegungen am sichersten Filmszenen aus dem Inneren der Eierschale, kommentiert von den Wissenschaftlern, sehen Sie unter: medizinischen NMR Forschungs GmbH, Magnetspule, mit der sonst menschli- wiederfinden“, sagt Roland Tammer. In www.mpibpc.mpg.de/10028447/pr_1319 und sein Team daraus eine Reihe viel- che Kiefergelenke untersucht werden. drei orthogonalen Ebenen dokumen- versprechender wissenschaftlicher Frage- Dabei kam eine von Roland Tammer tierten die Wissenschaftler die Lage der stellungen. Die Anwendung und Opti- konstruierte, Magnetresonanz (MR)- Gliedmaßen und der inneren Organe. mierung von FLASH 2, also der Echtzeit- kompatible Bruthöhle aus einem Ein- Neben der Beobachtung der komplexen MRT, in einem Versuch mit einem weg-Transportkäfig für Mäuse und Embryonalentwicklung von Tag zu Tag MRT-Gerät befand es sich davon mit Un- gebungsverfahren, das im Jahr 2010 vom schaftlichen Interesse liegt dem Vor- vergleichsweise kleinen, sich in einem einem perforierten Klimabeutel aus der lag das vorrangige Forschungsinteresse terbrechungen rund 24 Stunden. „Es war Team um Jens Frahm entwickelt wurde. haben so auch die Hoffnung zugrunde, begrenzten dreidimensionalen Raum Supermarkt-Backwarenabteilung zum auf der Dynamik des Schlupfprozesses. unglaublich spannend zu sehen, wie sein Es ermöglicht durch ein raffiniertes ma- zukünftig in verschiedenen Fragen der bewegenden Objekt war neu. „In An- Einsatz. Diese wurde belüftet und der Brustkorb arbeitete und welche Anstren- thematisches Rekonstruktionsprinzip Grundlagenforschung auf Experimente betracht des außerordentlichen klinisch- Innenraum durch eine Wasserschale mit Rund 60 000 Bilder vom gungen es aufbringen musste, um sich extrem schnelle Aufnahmezeiten von an komplexen biologischen Systemen diagnostischen Potenzials der Technik Heizspirale gewärmt und befeuchtet. schlüpfenden Küken aus der Schale zu befreien“, berichtet bis zu 50 Einzelbildern pro Sekunde. verzichten zu können. für die Humanmedizin waren diese So konnten die Brutbedingungen auch Die Schlüpfphase selbst unterliegt Roland Tammer. Anders als Röntgenuntersuchungen „Für uns besteht natürlich die methodischen Erfahrungen besonders während der stundenlangen Scans in der einer biologischen Variationsbreite. In verschiedenen Bildserien wur- ist FLASH 2 – wie alle anderen MRT- größte Herausforderung darin, die MR- aufschlussreich. Wir haben nicht-inva- großen Human-MRT-Röhre aufrechter- Nach 18 Tagen ist das Küken zwar voll den allein während der letzten 13 Anwendungen auch – völlig unschädlich Methodik für Schichtaufnahmen weiter sive Echtzeit-Aufnahmen generiert, bei halten werden. entwickelt, aber erst nach 21 Tagen Stunden des Schlüpfens rund 60 000 für den untersuchten Organismus. zu verbessern. Optimal wäre es, einem denen sich das untersuchte Lebewesen „Die natürliche Dynamik des Hühner- schlupfbereit. Bis es sich aus dem Ei MRT-Bilder aufgenommen. Aus den Nach der Erstellung der Videos aus sich im Raum bewegenden Körper – ohne Manipulation durch den Forscher embryos zu beobachten, war für uns herausgearbeitet hat, können dann we- Aufnahmen der letzten 45 Minuten dem Inneren des Eies wäre es nun wie einem Küken – kontinuierlich folgen völlig unbeschädigt entwickeln konnte“, neben der Anwendung der Technik ent- nige Stunden, aber auch schon einmal des Schlupfprozesses entstanden schließ- möglich, die in vivo erhobenen MR-Daten zu können, ohne dass dieser aus dem sagt Projektleiter Roland Tammer. „Die scheidend“, erklärt der Projektleiter. Bei drei Tage vergehen. Der Schlupfvorgang lich mithilfe leistungsstarker Rech- in ein in silico-Ei, also eine Computer- Blickfeld gerät“, sagt Roland Tammer. Erfahrungen und Erkenntnisse impli- der Bedienung des MR-Geräts waren die des gescannten Marans-Kükens zog ner zwei Videos. Arun Joseph und Simulation, zu verwandeln und diese Elisa Schubert, Roland Tammer zieren eine ganze Reihe grundlagenwis- Bewegungen im Inneren des Eies eine sich über mehr als 36 Stunden hin – im Shuo Zhang nutzten das neue Bild- zu perfektionieren. Neben dem wissen-

24 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 25 Live from the hen’s egg

Scientists at the MPI-BPC have, in early summer 2013, filmed hatching chicks in realtime using magnetic resonance imaging (MRI). The team of the Biomedizinische NMR Forschungs GmbH succeeded in visualizing the embryo’s daily stages of development within the intact eggshell, as well as its subsequent hatching.

ike a twisted contortionist, the chick is lying in its egg- Siegfried Machemehl, chairman of the Göttingen-Grone shell, brain, eyes, and beak visible in various levels of Poultry Breeding Club, provided fertilized eggs of the Ma- grey. In small white circles, the flowing blood of the rans breed. “The rather large Marans eggs, weighing about 65 Lactive chick flashes again and again on the MRI system’s moni- grams each, were a real stroke of luck for us. The larger the tor. The chick bumps with its head back and forth and finally egg, the more detailed the features we can observe,” project cracks the eggshell. leader Roland Tammer reveals. “The egg is evidently a bio- The Max Planck scientists have now managed to film the logically interesting and scalable research object, due to the natural embryonic development and the hatching of a chicken variety of eggs that can be found in nature.” in real time through MRI. To accomplish this, the research- At the beginning of the research project, chicken eggs incu- ers scanned fertilized eggs in a clinical MRI system with the bated for ten days were transferred to a regular incubator at the unique real-time imaging technique FLASH 2 at an acquisition institute at 37.5 degrees Celsius and 70 to 90 percent humidity. speed of 12 frames per second. Each day at exactly the same time, MRI researchers Arun The actual stimulus for the experiment was a request from Joseph and Shuo Zhang, who study the possible medical ap- Roland Tammer, second on the right, presents a poster with MR images showing the daily development of a chick in the eggshell the British Broadcasting Corporation (BBC), whose team plication of the FLASH 2 technique, withdrew one of the eggs from day 11 to day 21. Shuo Zhang (left) and Arun Joseph (right) were part of the NMR research team. Siegfried Machemehl from the wanted to document processes of hatching animals. Soon a and adjusted it between the receiver coils normally used to ex- Poultry Breeding Club (second from left) brought with him the birds that were hatched during the research project. number of promising scientific questions arose for Jens Frahm, amine human temporomandibular joints. A custom-designed head of the Biomedizinische NMR Forschungs GmbH, and his breeding cavity, which was ventilated and heated, maintained research team. It was new to use and optimize the real-time the breeding conditions during the subsequent measurements MRI technique termed FLASH 2 while scanning a relatively in the MRI system. small moving object in an enclosed three-dimensional space. “Besides improving our technical MRI knowledge, it was “Given the extraordinary clinical diagnostic potential of this crucial for us to observe the natural dynamics of the chicken throughout the 21 days in its eggshell. We had to pay atten- accomplish to get free,” the project leader says. In several im- technique, the methodological experiences were particu- embryo,” Roland Tammer emphasizes. The unpredictable tion to that fact at each imaging session,” Roland Tammer age series, about 60,000 MRI images were taken within the larly revealing. We generated non-invasive real-time images movements inside the egg during image acquisition, however, explains. Interpretation of the images was also complicated last 13 hours of hatching. From the very last 45 minutes of the without influencing the developmental process of the studied were a true challenge for the scientists. “The more jerkily by the placement of the three-dimensional snake-like chick, hatching process, two videos were produced using FLASH 2 organism by manipulations such as cooling or anesthesia,” the chick moved, the more complicated it became for Arun whose longitudinal axis was never located in a single, thin and powerful graphics processing computers. project leader Roland Tammer says. “Our observations may Joseph and Shuo Zhang to keep the scan plane and to exactly magnetic resonance (MR) layer. In order to obtain comparable Jens Frahm’s team developed FLASH 2 in 2010. It allows lead to an increased understanding of the dynamics of life recognize all the details. A chick is a dynamic object that cross-sectional images, the egg was always aligned the same extremely fast imaging speeds of up to 50 frames per second before hatching or birth.” moves unpredictably. Also, the bird develops continuously way. The bird’s head was the main reference point. “We have via the combined use of dedicated acquisition and recon- focused on the brain and the vitreous body of the eye as bright struction strategies. In contrast to X-ray methods, FLASH 2 – and distinctive identifying features. These were the easiest to like all other MRI techniques – is harmless to the organism find despite all movements,” says the scientist. From day 20 of under examination. “Using FLASH 2 we could visualize the development on, the researchers also performed longitudinal chick’s movements inside the narrow eggshell while it hatched imaging along the body axis and documented the positions without disturbing it,” Roland Tammer points out. of limbs and internal organs. Besides the observation of the After creating the videos of the egg’s inside, it is possible daily embryonic development in detail, the primary research to transform the collected in vivo MR data into an in silico interest focused on the hatch dynamics. egg, that is, a computer simulation, which can be perfected afterwards. Thus, besides the scientific information gained in 60,000 images of the hatching chick this project, the MR technique may also lead to a reduction of The hatch itself is subject to biological variation. After 18 days, invasive experiments in animals, thereby fulfilling an ethical the chick is fully developed, but only after 21 days it is ready objective in basic research. to leave the eggshell. The hatching process may last only a “The biggest challenge for us, of course, remains to improve couple of hours but may also take up to three days. Hatching of the methodology of MRI. A body moving in space – as we the scanned Marans chick dragged on for more than 36 hours. have demonstrated with the chick – shall be followed continu- Including breaks, the chick remained for 24 of the 36 hours ously without losing the focus,” Roland Tammer looks ahead. The hatching chick lies between the receiver coils normally used for The healthy chick after hatching. The whole hatching process took in the MRI system. “It was incredibly exciting to see how its Carmen Rotte, Roland Tammer human temporomandibular joints. about 36 hours. (Images: Roland Tammer) chest worked and what tremendous efforts the chick had to

26 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 27 furche. In den Windungen entlang der Zentralfurche ver- arbeitet das Gehirn Reize wie Berührungen, Wärme oder Schmerz und steuert Bewegungen. Am Gauß-Gehirn ver- mutete Renate Schweizer eine seltene anatomische Variation: eine sichtbare Zweiteilung der Zentralfurche. Sie tritt bei weni- ger als einem Prozent der Menschen auf. Für die betroffenen Personen ist sie normalerweise unbedeutend, in Einzelfällen kann sie zu minimalen Veränderungen der Motorik und Sensorik führen.

Bilder nicht deckungsgleich Auf Magnetresonanztomografie (MRT)-Bildern des vermeint- lichen Gauß-Gehirns aus der Universitätssammlung, die 1998 von Jens Frahm und seinem Team an der Biomedizini- Historisches Etikett für das Gehirn von Carl Friedrich Gauß: „Gehirn schen NMR Forschungs GmbH aufgenommen wurden, hatte eines Mannes v. 78 Jahren. C.F. Gauss. Gestorben 1855, wog frisch mit Renate Schweizer eine solche Zweiteilung der Zentralfurche den Häuten 1492 gr., ohne Häute 1415 gr., am 15. Mai 1856 wieder- entdeckt. Um ihren Befund zu überprüfen, forscht sie in der gewogen 1016 gr.“. Primärliteratur nach. Rudolf Wagner, ein Göttinger Anatom Historical label for the brain of Carl Friedrich Gauss: “Brain of a man und Freund von Gauß, hatte seinerzeit die Gehirne von aged 78 years. C.F. Gauss. Died 1855, weight with fresh celebral Gauß und Fuchs präpariert, untersucht und in Veröffentli- membranes 1492 gr., without celebral membranes 1415 gr., weighed chungen von 1860 und 1862 bildlich dokumentiert. Doch again on May 15th, 1856: 1016 gr.”. auf seinen Abbildungen findet sie die zweigeteilte Zentral- furche – anders als erwartet – nicht etwa am Gauß-Gehirn wieder. Stattdessen passen die MRT-Bilder haargenau auf Wagners Abbildung von Fuchs’ Gehirn. Renate Schweizers Besuch in der Sammlung im Institut für Ethik und Geschichte der Medizin bestätigt ihren ersten Verdacht: Das Originalgehirn von Gauß befindet sich tat- Wahre Identität des sächlich im Glasgefäß mit der Aufschrift „C. H. Fuchs“. Das Fuchs-Gehirn wiederum ist etikettiert mit „C. F. Gauss“. Gauß-Gehirns aufgeklärt „Meine These nach den momentan vorliegenden Informatio- nen ist, dass die Gehirne wahrscheinlich schon relativ bald nach Wagners Untersuchungen in die falschen Gefäße gelang- Die über 150 Jahre alten Gehirnpräparate des Mathematikers Carl Friedrich Gauß und ten, als die Oberfläche der Hirnrinde nochmals vermessen des Göttinger Mediziners Conrad Heinrich Fuchs sind vertauscht worden, wurde“, so die Neurowissenschaftlerin. Weitere vergleichende und das vermutlich bereits bald nach beider Tod im Jahr 1855: Zu diesem Arbeiten zu den Gehirnen von Gauß und Fuchs gab es nicht. Historisches Etikett für das Gehirn von Conrad Heinrich Fuchs: Und so fiel die Verwechslung später niemandem auf. Dass „Gehirn eines Mannes v. 52 Jahren. C.H. Fuchs, gestorben 5. Dec. überraschenden Schluss ist Renate Schweizer, Neurowissenschaftlerin die Gehirne von Gauß und Fuchs jetzt korrekt zugeordnet 1855, Gewicht mit den Häuten 1499 Gramm, (nach 3 mal. Weingeist- an der Biomedizinischen NMR Forschungs GmbH, im Jahr 2013 gekommen. Die zu sind, ist auch eine wichtige Information für die Göttinger wechsel 1089 gr.)“. Gauß-Gesellschaft. „Ihr Geschäftsführer Axel Wittmann hat Historical label for the brain of Conrad Heinrich Fuchs: “Brain of a Forschungszwecken in einer Sammlung der Universitätsmedizin Göttingen das Projekt von Anfang an aktiv unterstützt und begleitet, sein man aged 52 years. C.H. Fuchs. Died on December 5th, 1855, weight archivierten Gehirne hat sie korrekt identifiziert und im Magnetresonanz-Tomografen mit umfangreiches Wissen war extrem hilfreich, um die Verwechs- with celebral membranes 1499 gr. (after three times change of Experten anderer Fachdisziplinen umfassend dokumentiert. (Brain, 26. Oktober 2013) lung aufzudecken“, berichtet Renate Schweizer. alcohol 1089 gr.)”. Schätze für die Forschung im Vordergrund, um eine Basis für weitergehende Grund- Ihre Entdeckung zeigt, wie wichtig historische Samm- lagenforschung zu schaffen.“ Alle MRT-Bilder und Fotografien lungen für die aktuelle Forschung sind. Renate Schweizer der historischen Gehirne werden digital archiviert und alnussartige Strukturen erscheinen auf dem 1855. Die aktuelle Untersuchung der historischen Ge- bekräftigt: „Es ist ein Glücksfall für uns Forscher, dass so langfristig für die Wissenschaft gesichert. Für neue Computermonitor. Sie offenbaren, was sich hirne, die aus der Sammlung im Institut für Ethik und die Gehirne in der Sammlung auch nach über 150 Jahren Forschungsprojekte sind diese ein wichtiger Impuls. So unter- im Inneren des Magnetresonanz-Tomografen Geschichte der Medizin der Universitätsmedizin Göttingen in einem einwandfreien Zustand der Wissenschaft zugänglich sucht Renate Schweizer derzeit anhand der MRT-Bilder die Win der Biomedizinischen NMR Forschungs GmbH verbirgt: Es stammen, haben einen konkreten Anlass: „Was Forscher bis- sind.“ So konnte sie die Verwechslung eindeutig feststellen zweigeteilte Zentralfurche in Fuchs‘ Gehirn auch unter der ist das über 150 Jahre alte Gehirnpräparat des Mathematikers her als Gauß-Gehirn untersucht hatten, war gar nicht sein und die historischen Gehirne im Magnetresonanz-Tomografen Oberfläche der Hirnrinde. Carl Friedrich Gauß. Renate Schweizer überwacht die Mes- Gehirn – es gehörte dem Mediziner Fuchs. Die Gehirne der untersuchen. Dafür arbeitete die Neurowissenschaftlerin eng Mithilfe der MRT-Bilder konnten die Forscher auch sungen, die Schicht für Schicht das innenliegende Gewebe beiden Wissenschaftler sind vor vielen Jahren vertauscht mit ihrem ehemaligen Teamkollegen Gunther Helms zusam- nachweisen, dass frühere Veröffentlichungen über das sichtbar machen. Danach platziert sie vorsichtig ein worden und müssen daher neu dokumentiert werden“, men, der sich in der Serviceeinheit MR-Forschung der Abteilung vermeintliche Gauß-Gehirn keine falschen Informationen weiteres Gehirn auf den Untersuchungstisch, mit dem nor- schildert die Biologin und Psychologin die überraschende Kognitive Neurologie an der Universitätsmedizin Göttingen lieferten. In diesen wurde das Denkorgan des Mathematikers malerweise Probanden in die „Röhre“ gefahren werden. Erkenntnis aus ihren Nachforschungen. mit der MRT von Hirnpräparaten befasst. Der Leiter der als normal beschrieben. Walter Schulz-Schaeffer, Leiter des Es stammt von dem Mediziner und Begründer der patho- Diese unerwartete Entdeckung machte die Wissen- Biomedizinischen NMR Forschungs GmbH Jens Frahm Schwerpunkts Prion- und Demenzforschung des Instituts für logisch-anatomischen Sammlung der Universität Göttingen, schaftlerin während Recherchen zu ihrem Forschungs- betont: „Wir suchen nicht nach dem Genie in den Hirn- Neuropathologie an der Universitätsmedizin Göttingen, bestä- Conrad Heinrich Fuchs – verstorben wie Gauß im Jahr gebiet – der Gehirnregion um die sogenannte Zentral- windungen. Für uns steht die langfristige Dokumentation tigt nach einer ersten Begutachtung der aktuellen MRT-Bilder:

28 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 29 Das Gehirn des genialen Mathematikers und Astronomen hundertelanger Aufbewahrung in Alkohol verändern und wie of the University of Göttingen's collection of pathological tion are in very good condition and still accessible to Gauß ist ebenso wie das des Mediziners Fuchs anatomisch sich mit angepassten MRT-Methoden die Interpretation der specimens and, like Gauss, died in 1855. This unusual exami- researchers more than 150 years later.” For the MRI mea- weitgehend unauffällig. Beide ähneln sich zudem in Größe erhaltenen Bilder verbessern lässt. nation of historical brains from the collection at the Institute of surements she closely collaborated with former team und Gewicht. „Die altersbedingten Veränderungen an Gauß’ Die historischen Gehirne haben indes nach den Unter- Ethics and History of Medicine at the University Medical Center colleague Gunther Helms, an expert for investigations of Gehirn sind für einen 78-jährigen Mann normal. Verände- suchungen wieder ihre wohlverdiente Ruhe in der Uni- Göttingen has a specific purpose: “What scientists have brain specimens in the MR Research Unit at the Depart- rungen in den Basalganglien lassen auf einen Bluthochdruck versitätssammlung gefunden. Eine Verwechslung ist künftig recently been examining as Gauss’ brain was not his brain ment of Cognitive Neurology at the University Medical schließen“, so der Neuropathologe. ausgeschlossen.  Carmen Rotte, Eilsa Schubert at all, but actually originated from Fuchs. The two scientists’ Center Göttingen. As Jens Frahm, head of the Biomedi- Nicht jede MRT-Untersuchung eines historischen Präpa- brains have been mixed up many years ago, and now need zinische NMR Forschungs GmbH, emphasizes: “We are not rats lässt eine solch klare Aussage zu. Neuropathologen und Hören Sie in einem Podcast, wie Renate Schweizer die Ver- to be properly documented again,” explains Renate Schwei- looking for the genius in the gyri of the brain. Our aim is to fully MRT-Wissenschaftler erforschen daher derzeit gemeinsam, tauschung der Gehirnpräparate von Gauß und Fuchs aufdeckte: zer, biologist and psychologist, the surprising results of her document the historical specimens to preserve them for future wie sich Gewebe und Organe bei jahrzehnte- oder jahr- http://eu.www.mpg.de/de/institute/mpibpc/gaussgehirn.mp3 investigations. research.” All MRI scans, surface reconstructions, and photo- Renate Schweizer made this unexpected discovery during graphs of the historic brains are now digitally archived, saving extended anatomical studies in her own research field – them as long-term scientific assets. The MRI scans are already the region of the brain around the so-called central sulcus. significant for present-day research projects: Renate Schweizer The gyrus on one side along the central sulcus processes herself is currently using the images to gain novel insights into somatosensory stimuli like touch, temperature, or pain, the divided central sulcus in Fuchs’ brain below the surface the gyrus on the other side controls muscular movements. of the cerebral cortex. She suspected that Gauss’ brain featured a very rare anatomi- cal variation: a divided central sulcus. This variation is found in less than one percent of the population and remains without consequences to the people affected. If at all, it can cause minimal changes in motor and somatosensory function.

Images were not congruent In the MRI surface reconstruction of the alleged Gauss brain, taken in 1998 by Jens Frahm’s team at the Biome- dizinische NMR Forschungs GmbH, Renate Schweizer had spotted this division of the central sulcus. To confirm her findings, she checked the original literature. Rudolf Wagner, Die Gehirne von Carl Friedrich Gauß und Conrad Heinrich Fuchs im Vergleich. Rudolf Wagners Lithografie des Fuchs-Gehirns aus dem Jahr 1862 a Göttingen anatomist and friend of Gauss, had not only (links) und sein Kupferstich des Gauß-Gehirns von 1860 (rechts) zeigen deutliche Unterschiede. Das mittlere Bild ist eine aktuelle MRT-Oberflächen- preserved and studied the brains of both Gauss and Fuchs, rekonstruktion von Gauß’ Gehirn. Die Zentralfurche ist in der linken Gehirnhälfte jeweils gelb eingefärbt. but has also meticulously depicted the brain surfaces in his The brains of Carl Friedrich Gauss and Conrad Heinrich Fuchs side by side. Rudolf Wagner‘s lithograph of Fuchs' brain from 1862 (left) and his copper- publications dating back to 1860 and 1862. But contrary to plate of Gauss' brain from 1860 (right) show clear differences. The middle image is a recent MRI surface reconstruction of Gauss' brain. The central what she expected to see, Renate Schweizer did not find sulcus in the left half of each brain is colored yellow. (MRT image: Jens Frahm and Sabine Hofer / Biomedizinische NMR Forschungs GmbH 2013) the divided central sulcus in the images of Gauss’ brain. Neuroscientist Renate Schweizer Instead, the MRI surface reconstruction perfectly matched Wagner's picture of Fuchs’ brain. When Renate Schweizer went to the collection at the In- The new MRI results also demonstrate that earlier pub- Unraveling the true identity stitute of Ethics and History of Medicine, her initial suspicion lications on the alleged Gauss brain did not provide false was convincingly confirmed: The jar marked “C. F. Gauss” information. There, the mathematician‘s brain was described of the brain of Carl Friedrich Gauss contained the brain taken from C. H. Fuchs, while the original as normal. Walter Schulz-Schaeffer, head of the Prion and brain taken from Gauss was in a jar marked “C. H. Fuchs”. Dementia Research Unit of the Institute of Neuropathol- “My theory, according to the information I currently have, ogy at the University Medical Center Göttingen, inspected Historical brain specimens of mathematician Carl Friedrich Gauss and Göttingen physician is that the brains were probably put into the wrong jars the recent images. He confirms that the brain of the bril- Conrad Heinrich Fuchs, preserved over 150 years ago, were mixed up – and this soon after Wagner’s studies, at the time when the sur- liant mathematician and astronomer Gauss, like that of the probably happened soon after their death in 1855. This is the surprising conclusion face of the cerebral cortex was being re-evaluated by physician Fuchs, is largely anatomically inconspicuous. The other scholars in 1864,” the neuroscientist states. No two brains are also similar in size and weight. “The age- reached by Renate Schweizer, neuroscientist at the Biomedizinische NMR further comparative studies of the brains of Gauss and Fuchs related changes in Gauss’ brain are normal for a 78-year-old Forschungs GmbH. She has now correctly identified the two brains, which are kept are known to have been undertaken afterwards and so no man. Changes in the basal ganglia could be indicative of high in a collection at the University Medical Center Göttingen. Working together one noticed the mix-up. blood pressure,” the neuropathologist comments. That the brains of Gauss and Fuchs are now properly as- Not every MRI scan of a historical specimen allows for with experts from various disciplines, she documented the brains using modern signed is also a significant finding for the Göttingen-based such clear statements. That is why neuropathologists and MRI magnetic resonance imaging (MRI). (Brain, Oktober 26th 2013) Gauss Society. “Its secretary, Axel Wittmann, provided ex- scientists are now cooperating to study how tissue and organs cellent support right from the start of the project, and his change if stored in alcohol for decades or centuries, and how extensive knowledge was extremely helpful in uncovering the – MRI methods can be adapted to improve the interpretation alnut-like structures appear on the com- MRI measurements as the images of the brain come into probably unintentional – mistake made so many years ago,” of the images obtained – to make even better use of all the puter screen. They reveal what is inside the view section by section. Then she carefully places another Renate Schweizer reports. information stored in the historical specimens. MRI scanner at the Biomedizinische NMR brain on the examination table, where usually subjects The discovery also shows how important historical col- In the meantime, the historical brains have again found their WForschungs GmbH: the 150-year-old brain of mathemati- are prepared for their MRI scans. It is the brain of Conrad lections are for modern-day research. The neuroscientist well-earned rest in the university collection – with no chance cian Carl Friedrich Gauss. Renate Schweizer monitors the Heinrich Fuchs – who was a medical scholar and founder states, “It is a stroke of luck that the brains in the collec- of a mix-up ever again. Carmen Rotte, Renate Schweizer

30 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 31 des Ergebnisses sicher sein konnte. Und auch dann war das Die Arbeit von Arnold Shapiro hatte den proof of principle Resultat oft nicht exakt. Nicht selten wurden falsche Moleku- erbracht, dass die SDS-PAGE sich per se eignet, um Protein- largewichte publiziert. größen zu bestimmen. In ihrem heute berühmten Artikel Vor einem solchen Problem stand damals auch Klaus zeigten Klaus Weber und Mary Osborn nun, dass die Methode Weber. Er forschte an einem Enzym der Pyrimidin-Synthese, verlässlich und breit einsetzbar ist. Und die SDS-PAGE hatte der Aspartat-Transcarbamylase (ATCase), und wollte die Amino- noch einen weiteren Vorteil, wie Mary Osborn erklärt: „In säuresequenz von einer der beiden Untereinheiten ermitteln. dem reduzierenden Milieu des Gels war es erstmals mög- Ein Kollege hatte das Molekulargewicht der ATCase-Unterein- lich, Untereinheiten von Proteinen komplett voneinander heiten berechnet. Doch Klaus Weber fand in seinen eigenen zu trennen. Jede Protein-Untereinheit tauchte nur als eine Gelen nur Proteine, die deutlich kleiner schienen. Fehlte ein einzige Bande entsprechend ihres Molekulargewichts auf. Teil der Proteine? Oder stimmte das Molekulargewicht nicht? Damit eignete sich die Technik auch, um die Qualität von Mit den damals verfügbaren Methoden kam er nicht weiter – er Proteinaufreinigungen zu überprüfen. Das war ein Meilen- steckte in einer Sackgasse. Das sei für ihn als Wissenschaftler stein.“ Tatsächlich entwickelte sich die SDS-PAGE innerhalb sehr frustrierend gewesen, sagt Klaus Weber rückblickend. weniger Jahre zur Standard-Methode. „Es war fantastisch Die Lösung brachte Ende 1967 ein Artikel von Wissen- zu sehen, wie immer mehr Wissenschaftler die SDS-PAGE schaftlern der New York University (USA). Arnold Shapiro, nutzten“, erzählt die Zellbiologin begeistert. Heute ist die Eladio Viñuela und Jakob Maizel hatten die SDS-PAGE erst- Methode aus keinem Labor mehr wegzudenken. mals benutzt, um Proteine nicht nur voneinander zu trennen, Wie wichtig sie für die Molekularbiologie ist, zeigt der sondern auch, um ihr Molekulargewicht zu bestimmen. Blick in die Liste der 100 meistzitierten Artikel – die Arbeit Allerdings hatten die Autoren nur einige wenige Proteine des Göttinger For- ausprobiert und vermochten deren Größe lediglich mit einer scherpaars ist dort Mary Osborn und Klaus Weber Ende der 1960er Jahre in Mexiko. gewissen Unsicherheit anzugeben. Klaus Weber erkannte nicht die einzige, die Gemeinsam veröffentlichten sie 1969 eine Publikation im Journal sofort, dass ihm diese Methode helfen konnte, das genaue zur Entwicklung der of Biological Chemistry (links), die es jetzt in die Bestenliste der Molekulargewicht der ATCase-Untereinheiten zu bestimmen. SDS-PAGE beitrug: meistzitierten Artikel der Wissenschaftsgeschichte geschafft hat. Er nutzte die Chance – im folgenden Jahr publizierte er in Es findet sich auch (Bild: Klaus Weber) Nature nicht nur die Aminosäuresequenz der kleinen Unter- die Arbeit von Harry einheit, sondern auch das korrekte Molekulargewicht von Towbin und Kolle- beiden ATCase-Untereinheiten, das er mittels SDS-PAGE gen, in dem sie den bestimmt hatte. Proteintransfer vom Doch die Möglichkeiten der SDS-PAGE ließen Klaus Gel auf eine Nitro- Eine Methode schreibt Geschichte Weber so schnell nicht los: „Jetzt fragten wir uns, ob die zellulose-Membran Methode nicht allgemein geeignet ist, das Molekulargewicht von beschrieben. Auch Es ist einer der meistzitierten Fachartikel in den Naturwissenschaften: Klaus Weber Proteinen zu bestimmen“, erinnert er sich. Gemeinsam mit Mary eine Veröffentlichung Die SDS-PAGE ist heute aus keinem molekularbiolo- Osborn machte er sich daran, die Verlässlichkeit der SDS-PAGE von Ullrich Laemmli ist und Mary Osborn, emeritierte Forscher am MPI-BPC, veröffentlichten vor mehr als gischen Labor mehr wegzudenken. Mit ihr werden zu prüfen. Sie wählten 40 Proteine, deren Molekulargewicht ein Zitationsklassiker. Proteine nach ihrem Molekulargewicht aufgetrennt. 45 Jahren eine wegweisende Arbeit. Sie machte die sogenannte Polyacrylamid- sie genau kannten, und trennten sie auf SDS-Polyacrylamid- Er stellte in dem 1970 Gelelektrophorese in kürzester Zeit zur Standard-Methode, um das Molekular- gelen auf. Als sie die Größe der Proteine logarithmisch ge- erschienenen Artikel gewicht von Proteinen zu bestimmen. Damit schafften sie es auf Platz 30 in der gen ihr Wanderverhalten im Gel auftrugen, ergab sich eine einen neuen TRIS-haltigen Puffer für die Gelelektrophorese nahezu perfekte lineare Korrelation. „Das von uns bestimmte vor, den heute jeder Molekularbiologe unter dem Namen Liste der top 100 papers, die in der Zeitschrift Nature erschienen ist. Ein Blick zurück. Molekulargewicht war so viel genauer, weil wir die besseren Laemmli-Puffer kennt. Standards hatten“, betont der Protein-Chemiker Klaus Weber Die Arbeit über die SDS-PAGE war für Klaus Weber und nicht ohne Stolz. Mary Osborn der Beginn einer langen und erfolgreichen Zu- er es in der Wissenschaft zu etwas bringen will, dass der Artikel so viele Zitate sammelt“, erklärt Klaus Weber, sammenarbeit: Über 200 wissenschaftliche Artikel haben sie muss erfolgreich publizieren. Und das heißt: ehemaliger Direktor am MPI-BPC, heute. „Ich habe ihn selbst Die top 100 papers gemeinsam veröffentlicht. Mitte der siebziger Jahre führten Ergebnisse in angesehenen Fachzeitschriften kaum zitiert. Schließlich hat sich die Methode schnell als Stan- Die Zahlen, mit denen Nature die 100 meistzitierten naturwis- sie übrigens zusammen mit Elias Lazarides eine weitere Wveröffentlichen. Ebenso wichtig ist es aber, dass ande- dard etabliert, und einen Standard muss man eigentlich nicht senschaftlichen Artikel ermittelt hat, entstammen dem Science Methode ein, die heute in der Forschung welt-weit verbreitet re Forscher die eigenen Arbeiten lesen und zitieren. Daran zitieren.“ Das sahen viele Wissenschaftler offenbar anders. Citation Index, der seit 1964 die Zitate in der Forschungslitera- ist: Es war ihnen gelungen, Proteine des Zytoskeletts mithilfe erinnerte jüngst die Zeitschrift Nature mit ihrem Sonderbeitrag Wohl jeder Forscher, der Proteine entsprechend ihrer tur dokumentiert und alle Publikationen seit dem Beginn des speziell markierter Antikörper unter dem Lichtmikroskop in The top 100 papers. In dem Artikel listet die Zeitschrift die 100 Größe voneinander trennen möchte, nutzt dafür heutzutage 20. Jahrhunderts erfasst. Um einen Platz in der Top 100-Liste Farbe sichtbar zu machen. Die Technik – als Immunfluores- wissenschaftlichen Veröffentlichungen auf, die seit dem die SDS-PAGE. Die Methode ist so einfach wie verlässlich, und zu ergattern, waren 12 119 Zitate nötig. Mit 205 148 Refe- zenz-Mikroskopie bekannt – hat die Visualisierung von Zell- Beginn des 20. Jahrhunderts am häufigsten zitiert wurden. vor allem ist sie vergleichsweise schnell: Innerhalb nur eines renzen am häufigsten zitiert wurde ein Artikel von Oliver strukturen revolutioniert. Frederik Köpper Jener Artikel, der die Sodiumdodecylsulfat-Polyacrylamid- Arbeitstages hat man das Ergebnis. In der heutigen Zeit eine Lowry, in dem er 1951 eine Methode vorstellte, mit der sich Gelektrophorese, kurz SDS-PAGE, als Standard zur Größen- Selbstverständlichkeit. Doch das war nicht immer so. Proteinmengen in Lösung bestimmen lassen. Der größte bestimmung von Proteinen etablierte, sammelte seit seinem Ende der 1960er Jahre arbeiteten Klaus Weber als Assistant Teil der meistzitierten Arbeiten beschreibt Methoden oder Erscheinen 23 642 Zitate (Stand: 7. Oktober 2014) – Platz 30 Professor und Mary Osborn als Postdoktorandin in der Gruppe Software. Übrigens: Die sogenannten „high impact journals“ Originalveröffentlichung in der ewigen Bestenliste. Er erschien im Jahr 1969 unter dem von Nobelpreisträger James Watson an der Harvard University Nature, Science und Cell stellen mit zusammen sieben Arbeiten Weber K, Osborn M: The reliability of molecular weight Titel The Reliability of molecular weight determinations with (USA). Zu jener Zeit waren Forschungsgelder knapp und der nur eine kleine Minderheit in der Bestenliste. Der Sonderbei- determinations by dodecyl sulfate-polyacrylamide gel dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis im Journal Erfolgsdruck hoch. Proteine zu identifizieren und ihre Größe trag von Nature und die vollständige Liste finden sich unter electrophoresis. J Biol Chem 244, 4406-4412 (1969). of Biological Chemistry. Geschrieben haben ihn Klaus Weber zu bestimmen war noch eine mühselige und recht teure www.nature.com/top100 und Mary Osborn. „Ich habe überhaupt nicht damit gerechnet, Angelegenheit. Mehrere Tage konnten vergehen, bis man sich

32 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 33 A modern slab gel at the MPI-BPC. In the experiments for their paper that became a citation classic, Klaus But the proteins Klaus Weber found in his own gels appeared a few years SDS-PAGE became a standard method. “It was Weber and Mary Osborn still used to be significantly smaller. Were parts of the proteins missing? fantastic to see how more and more scientists used the SDS- tube gels. Or was there something wrong with the predicted molecular PAGE,” the cell biologist says enthusiastically. weight? Using the techniques available at the time he could Its importance for the molecular biosciences be-comes not make any progress – he had come to a dead end. For him apparent when you look into the list of the 100 most cited as a scientist that was very frustrating, says Klaus Weber. articles – the paper of the Göttingen scientist couple is not the The solution came in form only one there that contrib- of an article by scientists from uted to the development New York University (USA) of the SDS-PAGE: There in late 1967. Arnold Shapiro, is also an article by Harry Eladio Viñuela, and Jakob Towbin and colleagues in Maizel for the first time had which they described the used the SDS-PAGE not only transfer of proteins from to separate proteins, but also a gel onto a nitrocellulose to determine their molecular membrane. Also a publica- weight. However, the authors tion by Ullrich Laemmli is had only tested very few pro- a citation classic. In the teins and only were able to article published in 1970 give their sizes with some un- he presented a new TRIS- certainty. Klaus Weber realized containing buffer for gel immediately that this method electrophoresis that today could help him to determine is known to every molecu- A modern slab gel at the the exact molecular weight lar biologist as the Laemmli MPI-BPC. In the experiments of the ATCase subunits. He buffer. for their paper that became a seized the opportunity – in the For Klaus Weber and citation classic, Klaus Weber and following year he published a Mary Osborn, the paper Mary Osborn still used tube gels. paper in Nature with not only on SDS-PAGE marked the A method makes history the amino acid sequence of beginning of a long and the smaller subunit, but also successful collaboration: It is one of the most highly cited articles in the natural sciences: More than 45 years ago, the correct molecular weight Together, they published Klaus Weber and Mary Osborn, retired scientists at the MPI-BPC, published a pioneering of both ATCase subunits that more than 200 scientific he had deter-mined using SDS- articles. In the mid-1970s paper. In no time the so-called polyacrylamide gel electrophoresis became a standard PAGE. they introduced another method to determine the molecular weight of proteins. The article holds position 30 in Still, Klaus Weber could not method, together with get the many possibilities of the Elias Lazarides, that is used the list of the top 100 papers that was published in Nature. We take a look back. SDS-PAGE out of his head: by researchers all over the “Now we were asking our- Fig. 4 from the highly cited paper by Klaus Weber and Mary Osborn: world today: They had selves whether the method Comparison of the molecular weight of 37 different polypeptide succeeded in making pro- might generally be suitable chains in the molecular weight range from 11,000 to 70,000 with their teins of the cytoskeleton to determine the molecular electrophoretic mobilities. (Image taken from Weber K, Osborn M, visible in color under the f you want to make it to the top in science, you have to actually does not need to cite.” Many scientists, however, ap- weight of proteins,” he recalls. J Biol Chem 244, 4410 (1969), © the American Society for Biochemistry light microscope using publish successfully. And that means: publish results in re- parently had a different opinion on the matter. Today, virtually Together with Mary Osborn specially tagged antibodies. nowned science journals. However, it is equally important every researcher who wants to separate proteins according he set out to test the reliability of SDS-PAGE. They chose The technique – known as fluorescence microscopy – revolu- Ithat other researchers read your papers and cite them. This to their size uses SDS-PAGE. The method is as simple as it is 40 proteins whose exact molecular weight they knew, tionized the visualization of structures within cells and tissues. was recently called to mind by Nature with its feature “The reliable, and – even more important – it is fast: Within a day and separated them on SDS acrylamide gels. When they Frederik Köpper top 100 papers”. Therein, the journal lists those 100 scientific you have the result. But that was not always the case. In the plotted the proteins’ size on a logarithmic scale against their publications that have been cited most since the beginning of late 1960s, Klaus Weber and Mary Osborn – then Assistant mobility on the gel, the result was an almost perfect linear The top 100 papers the 20th century. Professor and postdoctoral fellow – worked in the group of correlation. “The molecular weight we determined was so The numbers Nature used to determine the 100 most The article that established the sodium-dodecylsulfate James Watson at Harvard University (USA). In those days, much more precise because we had the better standards,” highly cited articles in the natural sciences come from polyacrylamide gelelectrophoresis, in short SDS-PAGE, as a research budgets were tight and performance pressure was the protein chemist Klaus Weber states with some pride. the Science Citation Index that records references in sci- standard for the determination of protein size since publication high. Identifying proteins and determining their size still was a The work of Arnold Shapiro had provided the proof of ence literature since 1964 and covers all publications from has gathered 23,642 citations (as of October 7th 2014) – laborious and rather expensive procedure. Many days passed principle. In their today famous paper Klaus Weber and the beginning of the 20th century. In order to enter the top number 30 in the list. It appeared in 1969 in the Journal of before one could be sure about the result. And even then the Mary Osborn now showed that the method is reliable 100 list, 12,119 citations were required. With 205,148 references, Biological Chemistry, entitled Reliability of molecular weight outcome often was not accurate. Wrong molecular weights and broadly applicable. And the SDS-PAGE has another the best-cited paper is an article by Oliver Lowry, in which he determinations with dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electro- were published frequently. advantage, as Mary Osborn explains: “In the gel’s reduc- presented a method to quantify protein amounts in solution. phoresis. The authors were Klaus Weber and Mary Osborn. Also Klaus Weber faced such a problem back then. He ing milieu it was possible for the first time to completely The largest number of papers in the list describe methods or “I never expected the paper to collect that many citations,” investigated an enzyme involved in pyrimidine synthesis, the separate the proteins’ subunits. Each protein subunit only software. Note that the so-called “high impact journals” Nature, Klaus Weber, former Director at the MPI-BPC, states today. aspartate transcarbamylase (ATCase), and wanted to determine appeared with a single band according to its molecular weight. Science, and Cell with a total of seven papers represent only a “I hardly cited it myself. The method established itself as a the amino acid sequence of one of its two subunits. A col- Therefore, the technique was suitable to check the quality of small minority in the list. The Nature feature and the complete standard procedure immediately, and standard procedures one league had calculated the subunits’ molecular weight. protein purifications. That was a milestone.” Indeed, within list can be found following www.nature.com/top100

34 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 35 Schärferer Blick in die Proteinfabrik als je zuvor auch die Anforderungen an die Reinheit lichen Teile der Proteinfabrik wie bei einer änderungen der ribosomalen RNA in Forscher um Holger Stark am MPI-BPC haben gemeinsam mit Göttinger Kollegen der Proben sehr hoch. Die Ribosomen echten Maschine ständig in Bewegung der Struktur sichtbar machen. „Diese die Proteinfabrik der Zelle – das Ribosom – schärfer sichtbar gemacht als je mussten äußerst sauber präpariert sind“, berichtet er. Diese Bewegungen Veränderungen waren bisher in keiner werden“, erklärt Holger Stark. „Wie bei führen zu „unscharfen“ Bereichen in Röntgenstruktur zu sehen“, erzählt zuvor. Mit einem neuen Auflösungsrekord für elektronenmikroskopische Strukturen einem Legobaukasten haben wir die den Ribosomenstrukturen, wie man sie Piotr Neumann, der in der Abteilung von unter drei Ångstrom konnten die Wissenschaftler erstmals die „Chemie“ Komplexe der Ribosomen mit mehreren auch von der Fotografie kennt. Um diese für Molekulare Strukturbiologie von Bindungspartnern zunächst aus ein- Unschärfen zu entfernen, trennte Niels Ralf Ficner an der Universität Göttingen im Ribosom direkt beobachten. Ein Ångstrom entspricht etwa dem Durchmesser zelnen Bausteinen zusammengesetzt. Fischer die Bilder daher mithilfe eines forscht. Durch diese tiefen Einsichten in eines Atoms. Ihre Struktur macht wichtige Veränderungen im Inneren der Proteinfabrik Anschließend wurden sie für die Kryo- Grafikkarten-Supercomputers nach unter- die Proteinfabrik lasse sich nun sehr viel sichtbar, mit deren Hilfe sich Bakterien erfolgreich gegen Antibiotika wehren. Elektronenmikroskopie schockgefroren, schiedlichen Bewegungszuständen des besser verstehen, wie das Ribosom auf um den ursprünglichen Zustand zu er- Ribosoms. Anschließend berechnete er molekularer Ebene arbeite. Die Erkenntnisse der Wissenschaftler liefern einen wichtigen Beitrag, um zukünftig neue halten. Hier hat sich unsere erfolgreiche die dreidimensionalen Strukturen die- Die Erkenntnisse der Strukturbiologen Klassen von Antibiotika erforschen und entwickeln zu können. (Nature, 23. April 2015) Zusammenarbeit mit dem Team um ser Ribosomen-Gruppen. Aber erst die sind auch für die Medizin von großer Marina Rodnina am MPI-BPC wieder Verwendung von Software, die üblicher- Bedeutung: Die erstmals sichtbar ge- sehr gut bewährt“, betont der Struktur- weise in der Kristallografie genutzt wird, machten Veränderungen an der riboso- ibosomen sind molekulare Hoch- somenstrukturen mithilfe der Röntgen- einen neuen Auflösungsrekord für die biologe. lieferte den Göttinger Wissenschaftlern malen RNA beeinflussen die Wirksam- leistungsmaschinen. Nach den Kristallografie wurden die Forscher elektronenmikroskopische Struktur des schließlich die hochaufgelösten atoma- keit vieler Antibiotika. Solche Antibiotika genetisch vorgeschriebenen Venkatraman Ramakrishnan, Thomas Ribosoms aufgestellt. Ihre mittels der Kryo-Elektronenmikroskop mit „Brille“ ren Strukturmodelle. hemmen ganz spezifisch nur die bak- RBauplänen produzieren sie Proteine, die Steitz und Ada Yonath im Jahr 2009 Kryo-Elektronenmikroskopie abgebil- Um die Ribosomen möglichst ohne terielle Proteinfabrik, indem sie diese an universellen Werkzeuge aller Zellen. mit dem Nobelpreis für Chemie ausge- dete Struktur der Proteinfabrik aus dem Informationsverlust abzubilden, setzten Auflösungsweltrekord für elektronen- bestimmten Stellen binden. Sind diese Auf der molekularen Skala des Lebens zeichnet. Ribosomen im atomaren Detail Bakterium Escherichia coli bricht zum die Forscher das weltweit erste Kryo- mikroskopische Struktur Bindungsstellen chemisch verändert, sind Ribosomen riesig: Sie bestehen sichtbar zu machen, bleibt aber bis ersten Mal die Auflösungsgrenze von Elektronenmikroskop mit einer speziellen „Mit diesem Ansatz haben wir im bleibt das Antibiotikum wirkungslos – aus 50 verschiedenen Proteinen und heute für Strukturbiologen eine große drei Ångstrom. Korrekturlinse ein. „Wie eine fein abge- Inneren des E. coli-Ribosoms zum ers- das Bakterium ist resistent geworden. mehreren Ribonukleinsäure-Molekülen, Herausforderung. Für diesen Durchbruch mussten stimmte Brille reduziert diese Korrektur- ten Mal eine lokale Auflösung von bis Dass bakterielle Krankheitserreger zu- den sogenannten ribosomalen RNAs. Die Göttinger Max-Planck-Forscher Holger Stark und Niels Fischer die linse die wichtigsten Abbildungsfehler zu 2,65 Ångstrom erreicht“, sagt Holger nehmend Resistenzen gegen Antibiotika Mit einem Durchmesser von 20 bis 30 Holger Stark und Niels Fischer haben Kryo-Elektronenmikroskopie und die und ermöglicht so schärfere Bilder als Stark. „Dank dieser Detailschärfe können entwickeln, stellt bereits heute ein großes Nanometern sind Ribosomen damit jetzt gemeinsam mit ihrer Instituts- computergestützte Bildgebung metho- je zuvor“, erklärt Niels Fischer, Nach- wir nun vor allem in Bereichen, die für Problem dar. Wissenschaftler arbeiten etwa so groß wie die kleinsten Viren. kollegin Marina Rodnina sowie Ralf disch deutlich weiterentwickeln. „Neben wuchsforscher in Holger Starks Arbeits- die Funktion des Ribosoms wichtig sind, daher mit Hochdruck daran, neue Wirk- Für die Aufklärung der ersten Ribo- Ficner von der Universität Göttingen dem methodischen Fortschritt waren gruppe. Für die neue höchstaufge- sehr viel mehr Einzelheiten erkennen. stoffe zu entwickeln, gegen die Bakterien löste Ribosomenstruktur hat er mit Wir sind damit in einen Auflösungs- weniger leicht resistent werden. Die neuen dem Mikroskop mehr als 1,4 Millio- bereich vorgestoßen, der es uns er- detaillierten Informationen von der nen zweidimensionale Bilder auf- laubt, die ‚Chemie’ der Proteinfabrik zu Struktur des bakteriellen Ribosoms bieten genommen. „Die größte Herausforde- sehen.“ So konnten die Wissenschaftler dafür einen wichtigen neuen Ansatz- rung für uns war, dass die beweg- beispielsweise erstmals wichtige Ver- punkt.  Carmen Rotte, Niels Fischer

Sharper view into the protein factory than ever before

Researchers around Holger Stark at the MPI-BPC have visualized the cell’s protein factory – the ribosome – more sharply than ever before. With a resolution for the ribosome better than three Ångstrom the scientists set a new record for single particle cryo-electron microscopy (cryo-EM). One Ångstrom roughly corresponds to the diameter of an atom. Their structure visualizes important modifications in the bacterial ribosome for the first time. With the help of these modifications bacteria successfully defend themselves against antibiotics. The scientists’ insights are an important contribution to investigate and develop new classes of antibiotics in the future. (Nature, April 23rd 2015) Abb. 1. Hochauflösende Kryo-Elektronenmikroskopie (EM)-Struktur des E. coli-Ribosoms. Die elektronenmikroskopische Struktur bricht zum ers- ten Mal die Auflösungsgrenze von drei Ångstrom und ist in vielen Bereichen deutlich besser aufgelöst (links). Die Struktur konnte somit alle chemi- ibosomes are high-performance molecular machines. ribosome structures was highlighted in 2009 with the Nobel schen Veränderungen der RNA des Ribosoms sichtbar machen, wie im Kasten rechts für das RNA-Nukleotid 2‘-O-Methylcytidin beispielhaft According to the construction plans encoded in the DNA, Prize in Chemistry awarded to the researchers Venkatraman gezeigt. (gelbe Markierung: chemische Veränderung; magentafarbiges Maschennetz: elektronenmikroskopische Dichte) they produce proteins, the universal tools of all cells. Ramakrishnan, Thomas Steitz, and Ada Yonath for the first ROn the molecular scale of life ribosomes are huge: They consist X-ray crystal structures of ribosomes. Fig. 1. High-resolution cryo-electron microscopy (EM) structure of the E. coli ribosome. The structure breaks the three Ångstrom resolution of 50 different proteins and a number of large ribonucleic acid The Max Planck researchers Holger Stark and Niels Fischer, limit in single particle cryo-EM for the first time and is in many areas much better resolved (left). As a consequence, the cryo-EM structure molecules, the so-called ribosomal RNAs. With a diameter together with their MPI-BPC colleague Marina Rodnina and visualizes all chemical modifications of the ribosomal RNA as exemplarily shown in the box on the right for the RNA nucleotide 2’-O-methyl- of 20 to 30 nanometers ribosomes have about the same size Ralf Ficner of the University of Göttingen, have now set a cytidine. (yellow mark: chemical modification; magenta-colored mesh: cryo-EM density) as the smallest viruses. How important it is to determine new record in resolution for the cryo-EM structure of the

36 Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports Berichte aus der Wissenschaft / Research Reports 37 ribosome. They determined the structure of the protein fac- He then computed the three-dimensional structure of these tory from the bacterium Escherichia coli using cryo-EM. different groups of ribosomes individually. But only software Their structure breaks the three Ångstrom resolution bar- normally used in crystallography finally yielded the highly- rier of the technique for the first time. For this breakthrough, resolved atomic structure models. Holger Stark and Niels Fischer had to substantially improve different aspects of cryo-EM imaging and computational im- World record in resolution for cryo-EM structure age processing. “Besides the progress in the cryo-EM tech- “Using this approach we achieved for the first time a local nique itself, also the demands on sample purity were very resolution of down to 2.65 Ångstrom inside the E. coli ribo- high. Ribosomes in complex with several binding partners some,” Holger Stark says. “Owing to this high resolution we had to be prepared in a very well-defined composition,” can see much more structural detail, particularly in the areas Holger Stark explains. “As in a Lego construction set, we important for the ribosome function. Now, we reach into a MPI für Dynamik und Selbstorganisation assembled the ribosome complexes from individual purified resolution range that allows us to observe the ‘chemistry’ of components. Subsequently, these complexes were rapidly the protein factory.” The scientists could thus for the first time feierte 10-jähriges Jubiläum flash-frozen for cryo-EM to preserve their original state. Here, visualize important modifications of the ribosomal RNA with our cooperation with the team of Marina Rodnina at the their structure. “These modifications have not been visible in MPI-BPC proved to be successful again,” the structural biolo- any X-ray structure so far,” says Piotr Neumann, who works gist emphasizes. in Ralf Ficner’s Department of Molecular Structural Biology at the University of Göttingen. “These insights into the protein Cryo-electron microscope with “glasses” factory help to much better understand how the ribosome In order to image the ribosomes without losing information, functions on the molecular level.” the researchers made use of the first cryo-electron microscope The findings of the structural biologists are also of high with a special corrective lens. “Like finely tuned glasses, this medical relevance: The modifications of the ribosomal RNA corrective lens reduces the most important imaging aberrations that are now visible for the first time influence the action of and thus allows sharper images than ever before,” explains many antibiotics. Such antibiotics only override the bacterial Niels Fischer, scientist in Holger Stark’s research group. For protein factory by binding to these particular sites. If these the new highly-resolved ribosome structure he recorded more binding sites are modified, the antibiotic remains ineffective – than 1.4 million two-dimensional images with the microscope. the bacterium is resistant. The fact that pathogenic bacteria “For us, the biggest challenge were the mobile parts of the increasingly develop resistance against antibiotics poses a big nser Nachbarinstitut, das es sich zur Aufgabe, protein factory, which – like in a real machine – are moving problem already today. Therefore, scientists world-wide MPI für Dynamik und dynamische und selbst- all the time,” he states. These movements result in “blurred” work on the development of new drugs against which bacteria Selbstorganisation (MPIDS), organisierte Phäno- regions in the ribosome structure, as we know them from become resistant less easily. For this endeavor, the new much Ufeierte am 12. Dezember 2014 mit mene der unbelebten photography. In order to remove this motion blurring, Niels more detailed structural information of the bacterial ribosome rund 250 Gästen sein 10-jähriges Jubi- und belebten Natur Fischer grouped the images according to the conformational provides an important new starting point. läum. Mit neuem Namen und einem auf vielen Größenska- states of the ribosome using a graphics card super-computer. Frederik Köpper, Niels Fischer innovativen Forschungskonzept ent- len aufzuklären – von stand es im Herbst des Jahres 2004 Nanomaschinen leben- aus dem früheren MPI für Strömungs- der Zellen bis zur forschung. Seitdem heißt es MPI für Wolkenbildung und Dynamik und Selbstorganisation. Ein Turbulenz auf globaler Jubiläumssymposium mit Vorträgen Skala. Gegründet wur- der Kooperationspartner stellte die de es im Jahr 1925 Geschichte und die Spannbreite seiner als Kaiser-Wilhelm- Forschung vor. Institut für Strömungs- Der Geschäftsführende Direktor des forschung. Sein Grün- MPIDS, Theo Geisel, betonte bei der dungsdirektor Ludwig Eröffnung der Festverstaltung, dass der Prandtl prägte die frü- Erfolg des Instituts in den letzten zehn hen Jahrzehnte und Jahren nicht nur die Leistung Einzelner machte das Institut Die Instituts-Jazzband mit Theo Geisel, Direktor des MPI für sei. „Es ist der engagierten Mitarbeit aller zur führenden Einrich- Dynamik und Selbstorganisation, am Saxophon. zu verdanken, in den Abteilungen und tung der experimen- Forschungsgruppen ebenso wie in der tellen und theoreti- Verwaltung und den Werkstätten.“ Der schen Strömungsforschung. Ein Prandtl- Deutschen Museum München in sei- Geschäftsführende Direktor am MPI- scher Windkanal aus der Anfangszeit nem Festvortrag ein. Fig. 2. Modifications of the ribosomal RNA. The cryo-EM structure explains the modifications’ important role in various functional centers of the BPC, Gregor Eichele, unterstrich die ist heute noch in der modernen Experi- Weitere Vorträge der Kooperati- ribosome (left) and in antibiotic action. For instance, the binding of the antibiotic linezolide is stabilized by the modified RNA nucleotide 2-methyl- gute Nachbarschaft: „Der Umzug des mentierhalle des Instituts zu sehen. Mit onspartner am Standort Göttingen adenosine (m²A), but destabilized by the nucleotide pseudouridine (Ψ) (right). DC, decoding center; PTC, peptidyl transferase center. Instituts auf den Faßberg im Jahr 2011 seiner Hilfe beobachten die Strömungs- beleuchteten verschiedene Facetten hat unseren Standort sehr bereichert. forscher die Dynamik vieler Einzelwirbel, der heutigen Forschung am MPIDS. Mit Abb. 2. Veränderungen der ribosomalen RNA. Die elektronenmikroskopische Struktur erklärt die bedeutende Rolle der Veränderungen in Wir können hier auf dem Campus ge- zum Beispiel die Turbulenzen, die sich einem gemeinsamen Abendessen und verschiedenen funktionalen Zentren des Ribosoms (links) sowie bei der Wirkung von Antibiotika. So wird zum Beispiel die Bindung des Antibioti- meinsam noch viel erreichen.“ in einer Wolke zusammenfinden. Auf vielen angeregten Gesprächen klang kums Linezolid durch das veränderte RNA-Nukleotid 2-Methyladenosin (m²A) stabilisiert, durch das Nukleotid Pseudouridin (Ψ) aber destabilisiert Das MPIDS mit seinen 270 Mitar- die Bedeutung Ludwig Prandtls ging das Symposium in gemütlicher Runde (rechts). DC, Dekodierungszentrum; PTC, Peptidyltransferase-Zentrum. beiterinnen und Mitarbeitern macht der Historiker Michael Eckert vom aus.  Carmen Rotte, Elisa Schubert

38 Veranstaltungen / Events Veranstaltungen / Events 39 Two symposia honoring Erwin Neher

Auch Bert Sakmann war gekommen, mit n honor of Erwin Neher’s 70th birthday two symposia dem Erwin Neher im Jahr 1991 den Nobel- with companions, former co-workers, and colleagues preis für Physiologie oder Medizin erhalten of the Nobel Laureate took place at the MPI-BPC from hatte (unten rechts). IDecember 4th to 6th 2014. The beginning was marked by the one-day mini-symposium Presynaptic Mechanisms, which was organized by Manfred Lindau, Tobias Moser, and Silvio Rizzoli. Twelve scientists from Germany and abroad presented their latest research results. The Membrane Biophysics Symposium on the following two days also brought Bert Sakmann back to the institute. Together, Erwin Neher and Bert Sakmann had been awarded the Nobel Prize in Physi- ology or Medicine in 1991 for developing the patch clamp technique. This new method made it possible, for the first time, to measure the weak current generated by a single open ion channel in a nerve cell membrane. The numerous short talks inspired a lively discussion Walter Stühmer heißt among the mostly invited guests, who honored Erwin Erwin Neher herzlich Neher’s research. “It is a pleasure for us to come together willkommen. Ein gemeinsa- here with our mentor, colleague, and friend, whose pas- mes Symposium mit vielen sion is science,” said his former co-worker and present Weggefährten des Max Planck Director Walter Stühmer. “Erwin Neher is one Emeritus-Direktors fand of the most polite, patient, but also persistent scientists Anfang Dezember 2014 I know.” The other organizers of the symposium, Stefan Hell, am MPI-BPC statt. Tobias Moser, and Holger Taschenberger could only agree to these words. Zwei Ehrensymposien für Erwin Neher

u Ehren von Erwin Nehers Methode ausgezeichnet worden, mit Erwin Neher with 70. Geburtstag fanden vom der sich erstmals der außerordentlich speakers and guests 4. bis 6. Dezember 2014 zwei schwache Strom durch einen einzigen of the two symposia ZSymposien mit Weggefährten, ehema- geöffneten Ionenkanal in einer Nerven- at the MPI-BPC. ligen Mitarbeitern und Forscherkollegen zellmembran messen ließ. des Nobelpreisträgers am MPI-BPC Die zahlreichen Kurzvorträge sorg- statt. ten für einen regen Austausch unter Den Auftakt bildete das eintägige den vorwiegend geladenen Gästen, Minisymposium Presynaptic Mechan- die Erwin Nehers Forschungsarbeit isms, das von Manfred Lindau, Tobias würdigten. „Es ist uns eine Freude, mit Moser und Silvio Rizzoli organisiert unserem Mentor, Kollegen und Freund wurde. Zwölf Wissenschaftler aus dem hier zusammenzukommen, dessen In- und Ausland präsentierten die neu- Leidenschaft die Wissenschaft ist“, esten Ergebnisse aus ihrer Forschung. sagte sein ehemaliger Mitarbeiter und Das Membrane Biophysics Symposium heutiger Max-Planck-Direktor Walter an den zwei darauffolgenden Tagen Stühmer. „Erwin Neher ist einer der führte nicht zuletzt auch Nobelpreis- höflichsten, geduldigsten, aber auch träger Bert Sakmann ans Institut. Erwin hartnäckigsten Wissenschaftler, die ich Neher und Bert Sakmann hatten im kenne.“ Die weiteren Organisatoren des Jahr 1991 gemeinsam den Nobelpreis Symposiums, Stefan Hell, Tobias Moser, für Physiologie oder Medizin erhalten. und Holger Taschenberger konnten sich Sie waren damit für ihre Patch-Clamp- diesen Worten nur anschließen.

40 Veranstaltungen / Events Veranstaltungen / Events 41  Das im Mai 2014 eingeweihte MPI für Sonnensystemforschung war ein Publikumsmagnet der Nacht des Wissens. Die Universitäts- präsidentin Ulrike Beisiegel eröffnete hier gemeinsam mit Max-Planck-Direktor Sami Solanki auch den Abend (linkes Bild). Besonders spannend fanden die Besucher die Mission der Raum- sonde Rosetta – rechts ein Modell des Landers Philae.

 Jens Frahm speaks to a crowded auditorium (top), Reinhard Klement explains with a 3D simulation how proteins perform their work (middle, picture: Frank Wiederschein), and Gregor Eichele shows the visitors how their chronotype can be positioned compared to other probands (bottom).

Großer Andrang zur Heavy rush at the 2. Nacht des Wissens 2. Nacht des Wissens

„Hereinspaziert und ausprobiert“ hieß es bei n January 17th 2015, everyone was invited to “come by and der 2. Nacht des Wissens am 17. Januar 2015: try” at the 2. Nacht des Wissens: From 5 pm until midnight, Von 17 Uhr bis Mitternacht öffneten die the University of Göttingen and the research institutions Oof the Göttingen Campus opened their doors to the public. More than Universität Göttingen und die Forschungs- 19,000 people interested in science joined the events taking place in einrichtungen des Göttingen Campus ihre various locations in the city. Numerous activities, guided tours, talks, and experiments attracted the visitors. All Göttingen MPI presented Türen für die Öffentlichkeit. Mehr als 19 000 themselves in the new building of the MPI for Solar System Research. Interessierte strömten zu den Veranstaltungen Visitors could choose from more than 250 exciting offers at the im ganzen Stadtgebiet. Zahlreiche Mit- 2. Nacht des Wissens. The more than 20 venues were spread from the south of the city over the center, the university’s central campus, and mach-Aktionen, Führungen, Vorträge und the university hospital all the way to the north campus. Free shuttle Experimente lockten die Besucher. Unser busses between the locations provided quick transfer. Institut präsentierte sich im neuen Gebäude A special crowd-puller was of course the MPI for Solar System Research, which had moved to Göttingen the previous year. More des MPI für Sonnensystemforschung. than 9,000 curious visitors came to find out more about its research and that of the other Göttingen MPI. People crowded also in the auditorium for the presentation on mag- netic resonance imaging by Jens Frahm of the Biomedizinische NMR ndlich verstehen, wie man Hieroglyphen liest. Von ei- hörte gebannt zu, als er Echtzeit-Videos aus dem Inneren Forschungs GmbH. They listened attentively when he showed fasci- nem Experten erklärt bekommen, wie Hören, Sehen und unseres Körper zeigte. nating real-time videos from inside our living body. Riechen genau funktionieren. Oder lernen, was in einer Die beiden Stände des MPI-BPC weckten ebenfalls großes EDigitalkamera passiert, wenn man auf den Auslöser drückt: Interesse: Den ganzen Abend war der Stand der Abteilung Even at late night the new MPI for Solar System Research was Das waren nur drei der über 250 spannenden Angebote, aus Theoretische und Computergestützte Biophysik umlagert crowded with curious visitors denen die Besucher bei der 2. Göttinger Nacht des Wissens von einer Menschentraube. Groß und Klein tauchten hier The two booths of the MPI-BPC also sparked great interest: The wählen konnten. Die mehr als 20 Veranstaltungsorte verteil- mithilfe von Computersimulationen in die Welt der Proteine booth of the Department of Theoretical and Computational Biophy- ten sich von der Südstadt über die Innenstadt, das Zentrale ein. Ausgerüstet mit 3D-Brillen und angeleitet von den Wis- sics was surrounded by a crowd of people all evening. Here, with Hörsaalgebäude der Universität, das Klinikum bis zum Nord- senschaftlern, bewegten sie mittels eines Joysticks Proteine the help of computer simulations, young and old guests alike plunged campus. Kostenfreie Shuttlebusse zwischen den Stationen und konnten die großen Kräfte spüren, die in den Molekülen into the world of proteins. Equipped with 3D glasses and instructed sorgten für kurze Wegzeiten. wirken. Kein Durchkommen herrschte auch am Stand gegen- by scientists, they moved proteins using a joystick and could feel the Besonderer Publikumsmagnet war das im vergangenen Jahr über, wo Forscher aus der Abteilung Gene und Verhalten strong forces that are at work in the molecules. in Göttingen neu eröffnete MPI für Sonnensystemforschung. unsere „innere Uhr“ erläuterten. Anhand eines Fragebogens The booth opposite was also buzzing with activity as researchers In dem Neubau auf dem Nordcampus präsentierte sich unser konnten die Besucher ihre eigenen Schlafgewohnheiten reflek- of the Department of Genes and Behavior explained all about the Institut gemeinsam mit den anderen drei naturwissenschaft- tieren und herausfinden, welcher Chronotyp sie sind. Außerdem “body clock”. Using a questionnaire, visitors could reflect their own lichen MPI der Stadt. Mehr als 9 000 Neugierige kamen, um erfuhren sie, wie sehr ihr eigener Rhythmus vom Durchschnitt sleeping habits and find out which chronotype they are. They also von den engagierten Wissenschaftlern mehr über die For- oder auch von dem Rhythmus abweicht, den uns der Arbeits- learned how much their rhythm deviates from the average and also schung der Institute zu erfahren. alltag vorgibt. from the one forced upon them by their jobs. Im Auditorium drängten sich die Besucher für den Vortrag Auch zu später Stunde war der Andrang noch riesengroß. Even late at night the rush was unbroken. Many visitors surely über Magnetresonanz-Tomografie von Jens Frahm, Leiter der Mancher Besucher wäre gerne noch länger geblieben – zu vie- would have loved to stay even longer – there was just too much to Biomedizinischen NMR Forschungs GmbH. Das Publikum les gab es in den paar Stunden zu entdecken. Frederik Köpper be discovered in the few hours. Frederik Köpper

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Lower Saxony State Government visited the institute

The Cabinet of Lower Saxony, led by Prime Minister Stephan Weil, came together for an external meeting at the MPI-BPC on February 24th 2015. Highlight of the visit was a presentation by Nobel Laureate Stefan Hell and a subsequent tour through his laboratories. »Das Institut ist eine Zierde für Niedersachsen.«

Ministerpräsident Stephan Weil ith this meeting, the Kljajic´ and the Minister for Environment, a talk of the Nobel Laureate and the pre- Cabinet recognized the Energy, and Climate Protection Stefan sentation of a STED microscope. Gabriele scientific accomplish- Wenzel. Rolf-Georg Köhler, Mayor of Heinen-Kljajic´ summarized: “With his Wments of the institute. “There is really Göttingen, also joined the visit. After own biography Professor Hell has dem- excellent science happening in the the meeting of the Cabinet, the institute’s onstrated how talented and curious young Max Planck Society. The institute is a Managing Director, Herbert Jäckle, gave people can become world class scien- showcase for Lower Saxony”, Prime an overview of the MPI-BPC. During the tists.” The Prime Minister added: “Stefan Minister Stephan Weil said. subsequent visit to the Department of Hell has the gift to explain his research With him came 14 members of the State NanoBiophotonics, the members of the topics very well. I am deeply impressed Government, among them the Minister State Government gained insights into by what has been presented to me for Science and Culture Gabriele Heinen- the research field of Stefan Hell both by today.”  Ulrike Gerischer, Frederik Köpper Landesregierung zu Besuch am Institut

Das niedersächsische Kabinett unter der Leitung von Ministerpräsident Stephan Weil hat am 24. Februar 2015 eine auswärtige Sitzung am MPI-BPC abgehalten. Höhepunkt des Besuchs der Politiker war ein Vortrag von Chemie-Nobelpreisträger Stefan Hell mit anschließender Führung durch dessen Labore.

ie einrollenden Limousinen Auch Göttingens Oberbürgermeister die von Neugier getrieben ist, zu wich- verrieten es: Hoher Besuch traf Rolf-Georg Köhler war bei dem Besuch tigen Entdeckungen führt. Und wenn an diesem sonnigen Februar- dabei. Im Anschluss an die Kabinetts- etwas wichtig ist, so führt es auch Dtag am Institut ein. Die Ministerinnen und sitzung stellte der Geschäftsführende über kurz oder lang zu wirtschaftlich Minister des niedersächsischen Kabi- Direktor Herbert Jäckle den Gästen in relevanten Anwendungen“, sagte Stefan netts samt Staatssekretären tauschten einem Vortrag das Institut vor. Begleitet Hell. So habe die STED-Mikroskopie in für einen Tag ihre Sitzungsräume in von Filmteams und Fotografen besuch- Göttingen hochqualifizierte Arbeits- Hannover mit dem MPI-BPC. ten die Politiker danach Stefan Hells plätze geschaffen. „Und die Entwicklung Mit dieser auswärtigen Tagung Abteilung NanoBiophotonik. hat gerade erst begonnen”, betonte er. würdigte das Kabinett die erfolgreiche Nach dem Besuch bei Stefan Hell resü- Forschungsarbeit des Instituts. „Das ist Minister zeigt sich beeindruckt mierte Wissenschaftsministerin Gabriele wirklich eine ausgesprochen exzellen- Dort konnten sich die Mitglieder Heinen-Kljajic:´ „Professor Hell hat uns te Forschung, die in der Max-Planck- der Landesregierung in einem Vortrag an seiner eigenen Biografie geschil- Gesellschaft stattfindet. Das Institut ist von Stefan Hell mit der Forschung des dert, wie man aus talentierten und eine Zierde für Niedersachsen“, sagte Nobelpreisträgers vertraut machen. wissbegierigen jungen Menschen Ministerpräsident Stephan Weil, bevor Gemeinsam mit Elisa D’Este und Dirk Spitzenforscher macht.“ Und auch er in der Tagungsrunde im Großen Semi- Kamin erläuterte der Physiker im An- Ministerpräsident Stephan Weil trat narraum Platz nahm. Neben Stephan schluss das STED-Mikroskop und zeigte erfreut aus dem Labor: „Stefan Hell hat Weil waren 14 Mitglieder der Landes- im Labor Aufnahmen aus dem Inneren die Gabe, die Prinzipien, andenen hier Prime Minister Stephan Weil and regierung nach Göttingen gekommen, lebender Zellen. gearbeitet wird, sehr gut zu erläutern. the Minister for Science and Culture darunter die Wissenschaftsministerin „Das Durchbrechen der Beugungs- Ich finde es tief beeindruckend, was mir Gabriele Heinen-Kljajic´ visit one Gabriele Heinen-Kljajic´ und Umwelt- grenze in der Lichtmikroskopie ist ein hier heute präsentiert worden ist.“  of Stefan Hell's labs (from left to minister Stefan Wenzel. schönes Beispiel dafür, dass Forschung, Elisa Schubert right).

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MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG initiated

Excellent research needs commitment: of scientists, but also of conveyors. MANFRED The MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG, founded in 2015, wants to build a bridge between EIGEN them to foster the excellence in research at our institute. For this purpose, FÖRDERSTIFTUNG the foundation aims to promote scientific projects and events, to support junior scientists, and to strengthen exchange between generations and cultures.

ÜBER UNS anfred Eigen, Nobel Laureate in Chemistry in 1967, stands for intellectual brilliance and the courage to Die Forschung des Max-Planck-Instituts für MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG biophysikalische Chemie umfasst ein breites Spektrum find the answer to seemingly intractable scientific wissenschaftlicher Fragestellungen. Im Zentrum des Interesses steht, Mproblems. As founder of our institute he has focused on multi- wie Zellen, Organellen und Biomoleküle ihre vielfältigen Aufgaben Multidisziplinärerfüllen. und innovativ disciplinarity as well as interdisciplinarity from the begin- ins Leben gerufen Gleichzeitig steht am MPI-BPC die Entwicklung neuartiger Mess- und Analysemethoden im ÜBER UNS Einblicke in den Nanokosmos lebender Zellen ning. This vision has played a decisive role in the success of Ultrahochauflösende Mikroskopie, Nano- Fokus, welche einen geschärften Blick auf die Die Forschung des Max-Planck-Instituts für Prozesse in lebenden Zellenthe erlauben. MPI-BPC, Erfolg- and still stands today in the departments and technologie, Kernspinresonanzspektroskopie, Exzellente Wissenschaft braucht großes Engagement: von Forschern,biophysikalische Chemie aber umfasst auch ein breites Spektrum MassenspektrometrieMultidisziplinär und innovativoder Computersimula- reiche Beispiele sind die Fernfeldmikroskopie ÜBER UNS research groups. To support cutting-edge research at the insti- wissenschaftlicher Fragestellungen. Im Zentrum des Interesses steht,tionen Gleichzeitig werden stehteingesetzt, am MPI-BPC um immer die Entwicklung weiter in auf der Nanometerskala, die Kernspintomo- neuartiger Mess- und Analysemethoden im grafie oder die Kernspinresonanzspektro-tute in this sense, the MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG von Förderern. Die im JahrDie Forschung 2015 gegründetedes Max-Planck-Instituts MANFRED für EIGEN-FÖRDERSTIFTUNGwie Zellen, Organellen und Biomoleküle möchte ihre vielfältigen Aufgabenden erfüllen. Nanokosmos lebender Zellen vorzudrin- skopie. Ganz in der Tradition von Manfred Eigen biophysikalische Chemie umfasst ein breites Spektrum gen.Fokus, So wird welche am MPI-BPC einen geschärften erforscht, wie Blick nach auf der die was launched in spring this year. Prozesse in lebenden Zellen erlauben. Erfolg- verfolgt das MPI-BPC dabei einen stark eine Brücke zwischen ihnenwissenschaftlicher schlagen Fragestellungen. und die Im Zentrum Exzellenz des Interesses in der steht, Forschung am Institut Information in unserem Erbgut die Proteine Einblicke in den Nanokosmos lebender Zellen reiche Beispiele sind die Fernfeldmikroskopie multidisziplinären Ansatz. TheZurzeit MANFRED sind am EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG is a dependent wie Zellen, Organellen und Biomoleküle ihre vielfältigen AufgabenUltrahochauflösende Multidisziplinärerfüllen. und innovativMikroskopie, Nano- gefertigt werden, wie Nervenzellen miteinan- auf der Nanometerskala, die Kernspintomo- MPI-BPC mehr als 850 Mitarbeiter tätig. Fast unterstützen. Dazu soll die Stiftung wissenschaftliche Projekte undtechnologie,Gleichzeitig Veranstaltungen stehtKernspinresonanzspektroskopie, am MPI-BPC fördern, die Entwicklung der kommunizieren, wie die zelluläre Logistik foundation established within the private assets of the Max grafie oder die Kernspinresonanzspektro- zwei Drittel von ihnen sind Wissenschaftler. Massenspektrometrieneuartiger Mess- und oder Analysemethoden Computersimula- im gesteuert wird oder wie Proteinaggregate Einblicke in den Nanokosmos lebender Zellen skopie. Ganz in der Tradition von Manfred Eigen Sie kommen aus über Planck50 Ländern, Society. um am It is a limited-term trust, thereby guaranteeing den Nachwuchs stärken und den Austausch zwischen GenerationenFokus,tionen und werdenwelche Kulturen eingesetzt,einen geschärften um festigen. immer Blick weiter auf in die Nervenzellen schädigen. Ultrahochauflösende Mikroskopie, Nano- verfolgt das MPI-BPC dabei einen stark Institut zu forschen. Prozesseden Nanokosmos in lebenden lebender Zellen Zellen erlauben. vorzudrin Erfolg-- that the funds can also be used directly. technologie, Kernspinresonanzspektroskopie, multidisziplinären Ansatz. Zurzeit sind am gen. So wird am MPI-BPC erforscht, wie nach der Forschung über Entwicklung und Verhalten Massenspektrometrie oder Computersimula- reiche Beispiele sind die Fernfeldmikroskopie MPI-BPC mehr als 850 Mitarbeiter tätig. Fast Aim of the foundation is to support scientific projects and to Information in unserem Erbgut die Proteine Darüber hinaus untersuchen Wissenschaftler Ein Nobelpreis in jeder Forschergeneration tionen werden eingesetzt, um immer weiter in auf der Nanometerskala, die Kernspintomo- zwei Drittel von ihnen sind Wissenschaftler. Den großen wissenschaftlichen Erfolg des Instituts gefertigt werden, wie Nervenzellen miteinan- am Institut, wie Lebewesen sich entwickeln help establish new research groups and topics. This specifically den Nanokosmos lebender Zellen vorzudrin- grafie oder die Kernspinresonanzspektro- Sie kommen aus über 50 Ländern, um am zeigen nicht zuletzt die zahlreichen Auszeichnun- der kommunizieren, wie die zelluläre Logistik und organspezifische Stammzellen entstehen,- gen. So wird am MPI-BPC erforscht, wie nach der skopie. Ganz in der Tradition von Manfred Eigen Institut zu forschen. gen. Allein drei Nobelpreiseincludes wurden scientific bisher für projects that – even though funding bodies gesteuert wird oder wie Proteinaggregate wie Nervenimpulse weitergeleitet werden, verfolgt das MPI-BPC dabei einen stark Information in unserem Erbgut die Proteine Nervenzellen schädigen. das Gehirn organisiert ist und wie genetische Forschungsarbeiten am MPI-BPC verliehen. multidisziplinären Ansatz. Zurzeit sind am deem them important and interesting – are considered “too gefertigt werden, wie Nervenzellen miteinan- FehlregulationEin Nobelpreis Stoffwechselerkrankungen in jeder Forschergeneration ver Neben Manfred Eigen (Chemie, 1967) wurden MPI-BPC mehr als 850 Mitarbeiter tätig. Fast Den großen wissenschaftlichen Erfolg des Instituts anfred Eigen, Nobelpreisträgerder kommunizieren, in Chemie wie die des zelluläre Logistik ursacht. Erwin Neher und risky”Bert Sakmann and, therefore, (Medizin often do not receive funding. zweiForschung Drittel übervon Entwicklungihnen sind undWissenschaftler. Verhalten zeigen nicht zuletzt die zahlreichen Auszeichnun- gesteuert wird oder wie Proteinaggregate Darüber hinaus untersuchen Wissenschaftler oder Physiologie, 1991) sowie Stefan W. Hell Jahres 1967, steht für intellektuelle Brillianz Sie kommen aus über 50 Ländern, um am - gen. Allein drei Nobelpreise wurden bisher für In addition, the foundation wants to strengthen scientific Nervenzellen schädigen. am Institut, wie Lebewesen sich entwickeln (Chemie, 2014) ausgezeichnet. Institut zu forschen. Forschungsarbeiten am MPI-BPC verliehen. und den Mut, die Antwort auf scheinbar und organspezifische Stammzellen entstehen, exchange between generations and different nationalities in Neben Manfred Eigen (Chemie, 1967) wurden Forschung über Entwicklung und Verhalten wie Nervenimpulse weitergeleitet werden, Munlösbare wissenschaftliche Fragestellungen zu finden. Erwin Neher und Bert Sakmann (Medizin the framework of science events, lecture series, seminars, or Darüber hinaus untersuchen Wissenschaftler Eindas Nobelpreis Gehirn organisiert in jeder istForschergeneration und wie genetische oder Physiologie, 1991) sowie Stefan W. Hell Als Gründer unseres Instituts hat er die Forschungam Institut, amwie MPI-BPCLebewesen sich entwickeln DenFehlregulation großen wissenschaftlichen Stoffwechselerkrankungen Erfolg des Instituts ver conferences. (Chemie, 2014) ausgezeichnet. und organspezifische Stammzellen entstehen,- zeigenursacht. nicht zuletzt die zahlreichen Auszeichnun- von Beginn an stark multi- und interdisziplinär ausgerichtet. Not least, the MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG shall wie Nervenimpulse weitergeleitet werden, gen. Allein drei Nobelpreise wurden bisher für

Eine Vision, die den Erfolg des dasInstituts Gehirn organisiertmaßgeblich ist und wie genetische Forschungsarbeiten am MPI-BPC verliehen. help to establish creative scope by building a bridge between mitbestimmt hat und die in den AbteilungenFehlregulation und Forschungs- Stoffwechselerkrankungen ver Neben Manfred Eigen (Chemie, 1967) wurden science and arts & culture to create new stimuli for research. ursacht. Erwin Neher und Bert Sakmann (Medizin gruppen auch heute noch trägt. Um die Spitzenforschung oder Physiologie, 1991) sowie Stefan W. Hell For more information about the MANFRED EIGEN-FÖRDER- am Institut in diesem Sinne zu unterstützen, wurde (Chemie, 2014) ausgezeichnet. STIFTUNG please follow the link at our institute's website: im Frühjahr dieses Jahres die MANFRED EIGEN-FÖRDER- www.mpibpc.mpg.de/en/stiftung  Carmen Rotte STIFTUNG ins Leben gerufen. Die MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG ist eine un- selbstständige Stiftung innerhalb des privaten Vermögens der Max-Planck-Gesellschaft – und damit eine Verbrauchsstiftung. So ist gewährleistet, dass Stiftungsmittel direkt genutzt werden Manfred Eigen im Jahr 1980. können. So soll die MANFRED EIGEN-FÖRDERSTIFTUNG beispielsweise wissenschaftliche Projekte unterstützen, die von tausch zwischen Kulturen und Generationen festigen. Die Förderorganisationen zwar als sehr wichtig, aber als „zu Unterstützung schließt die Vergabe von Lang- und Kurz- riskant” eingestuft werden und daher oft keine Unter- zeitstipendien an Wissenschaftler sowie Reisekosten für inter- stützung durch öffentliche Förderprogramme erfahren. nationale Arbeitstreffen und Konferenzen mit ein. Neben der Etablierung neuer Arbeitsgruppen und Forschungs- Nicht zuletzt sollen mithilfe der Stiftung unter Einbeziehung themen soll die Stiftung ferner helfen, den internationalen wissen- von Kunst und Kultur kreative Freiräume geschaffen werden, schaftlichen Austausch über Tagungen, Symposien oder um neue Impulse in die Forschung am MPI-BPC, aber auch Vortragsreihen zu fördern, Spitzenforscher zu rekrutieren am Göttingen Campus einzubringen. oder ausgewählte Veranstaltungen zu unterstützen. Darüber Nähere Informationen zur MANFRED EIGEN-FÖRDER- hinaus möchte die Stiftung besondere Verdienste um die STIFTUNG finden Sie auf unserer Institutswebseite unter: Wissenschaft und unser Institut würdigen und den Aus- www.mpibpc.mpg.de/stiftung  Elisa Schubert

46 Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society Personalia / People 47 Oxford University Press (May 23rd 2013)

(Bild: Ruthild Oswatitsch)

Review of Manfred Eigen‘s newest book: The treatise is a succession of fifty of space prevents this here, so let us of the number of microstates compat- essays, ten each in five chapters whose focus on the central theme: the foun- ible with a given macrostate. The same titles shake hands as they proceed dation of a theory for the origin of life, number can be interpreted as the infor- From strange simplicity from “strange” elementary simplicity to following the tradition of physics, but mation needed to specify a microstate: “familiar” complex organization: 1. Matter extending it from the physics of matter Shannon used this purely quantitative to complex familiarity and energy, 2. Energy and entropy, to “the physics of information”. concept as a measure of the information 3. Entropy and information, 4. Informa- The first two chapters deal with the content of a message transmitted along tion and complexity, 5. Complexity and physics of non-living matter – simple a communication line. self-organisation. The individual essays in its composition and elementary in At this point Manfred Eigen argues is musical home drew Man- From strange simplicity to complex biological evolution, conceived in the are headed by provoking questions, the theories developed for an under- that there must be more to information fred Eigen’s zeal towards the familiarity – A treatise on matter, late sixties, after he had won the Nobel some tongue-in-cheek like “How far is standing, such as quantum mechanics than this number because it completely arts, and had it not been for information, life, and thought. Prize of Chemistry, and refined in the it from Shannon to Darwin?” (playing and relativity theory. Since much of it ignores the meaning of a message. He HHitler’s war he might have started a ca- Neither a textbook nor a piece of course of the last forty years: a theory with the names of towns and theories), could only be unveiled with ever more turns his attention to the semantic as- reer as piano virtuoso. But when the war popular science, and also not an auto- which describes Darwinian evolution on others rather stern like “How is entropy sophisticated instruments which ex- pect of information and uses this as the ended, a day before his 18th birthday, he biography – it is a combination of science a molecular level and formulates it with related to order?”. Even though each tend our sensual perception, and with fundamental concept when it comes to had been forced to serve as anti-aircraft and reflection, of subtle arguing and the rigor of physical laws. essay is a fitting piece in the design of highly abstract thinking, the simplicity of an understanding of life. The distance auxiliary for more than two years and casual talk; a meticulously composed The book encompasses virtually all the grand opus, it may be read (almost) this aspect of the world appears indeed between Shannon airport in Ireland found himself detained in an American work of art in itself. Manfred Eigen the natural sciences plus mathematics. independently of the others, just as one strange. It characterizes the laws that and the seaport Darwin in Australia, prisoner-of-war camp near Salzburg. outlines in his personal manner the Hence it reaches out beyond the ex- may listen to individual movements govern the most fundamental phenome- almost antipodes on our globe, is taken Returning home after a two-month walk world-view which is no doubt the pre- pertise of almost any single person. The of a symphony. Yet they are artfully na like quarks inside nuclei, electrons in as a metaphor for the different nature of on foot, he decided to seize the first vailing view of the majority of scientists reading is by no means easy; we are arranged, and the very last section – 5.10. atoms, or the interaction of radiation and Shannon’s communication theory and opportunity to attend a university, and at our time. He describes how the uni- drawn deep down into the subtleties “It from bit” or “Bit from it” – comes matter. But it also applies to the macro Darwin’s theory of evolution, both deal- chose to study physics and chemistry verse is built, how it functions, and how of the author’s arguments and high up full circle back to the beginning when it world of composite but inanimate matter ing with information. The book’s third in Göttingen. But in spite of his brilliant it evolves: from simple constituents and onto the summits of his visions. It takes muses about the evolution of the entire such as solids, liquids, or stars, where chapter is devoted to an explication of achievements in the natural sciences laws that we perceive as strange, to time and dedicated participation to di- universe. thermodynamics and statistical mechan- this difference. and his manifold duties in the scientific structures of unimaginable complexity gest all this, but every now and then the ics provide appropriate tools. Entropy The stage is then set for a new community, he never neglected his love with which we are nevertheless familiar hard stuff is interrupted by digressions of Theory for the origin of life has served here well as the key concept physics of information – of information for music, literature, and the fine arts. in everyday life; from quarks, atoms, many kinds: recollections of encounters Every single essay would deserve a relating microstates to macrostates, with with meaning generated in the course With this book, almost seventy years and molecules to living beings and their with colleagues from all fields, histori- thorough discussion, both for its own the crucial assumption that all possible of evolution. The forth chapter, where later, he presents the summa of his life’s brains. Embedded in this all-embracing cal annotations, anecdotes, or charming line of thought and for its role as build- microstates have equal a priori proba- this theory unfolds, is the longest of work and interests: presentation is Eigen’s own theory of plays on words. ing block in the overall reasoning. Lack bility; the entropy is then the logarithm

48 Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society 49 the book and undoubtedly its central part; the corresponding mathematics is Neun Axolotl haben provided in an elaborate appendix by Peter Schuster. The chapter starts with ihr Aquarium im the questions “How complex is chemi- stry?” and “How does nature tame Tierhaus bezogen chemical complexity?”. Considering The clone “Eminent” of Paphiopedilum any conceivable chemical compound MANFRED EIGEN, registered in 1983 by as a possible microstate, their shear Motoo Kimura number ridicules the basic assumption izarre Wesen schwimmen seit dem 25. April 2013 Drei goldene, zwei schwarze und vier weiße Schwanz- of statistical physics that they should all characterize normal Darwinian in einem großen Schaubecken im BTL auf dem lurche haben ihren Weg von einem Züchter aus Bückeburg be equally probable: The vast majority do not select for single points in informa- evolution where new quasispecies get Max-Planck-Campus. Neun Axolotl, mexikanische nach Göttingen gefunden. Die Tierpflege-Auszubildenden of them cannot even exist because the tion space but for distributions of such a chance to compete with the old, but BSchwanzlurche mit lidlosen runden Augen und sechs Kiemen- Silvana Grzelachowski und Mareike Müller haben bei der number of compounds exceeds by far points which come as eigenstates of a the selection of the basic design of life – ästen am breiten Kopf, die wie Zöpfe wippen, haben hier am Auswahl neben der Farbgebung der Tiere besonders auf die the number of atoms in the universe. dynamical matrix – called quasi-species coupling of genotype (information) and Institut ihr neues Zuhause bezogen. Es ist der erste Etappen- Größe geachtet. „Sie müssen ungefähr gleich groß sein, weil The real complexity of the living world in analogy to the quasiparticles of phys- phenotype (function) with cyclic feed- erfolg des Axolotl-Azubiprojektes, in dem 14 junge Leute aus sonst die Gefahr besteht, dass sie sich gegenseitig auffressen“, could only emerge “by first reduc- ics. back – followed a hyperbolic growth neun Fachrichtungen am MPI-BPC zusammenarbeiten. Dem erzählt Silvana Grzelachowski. ing chemical complexity”, and that is Underlying and corroborating this law where newcomers are suppressed ersten Schauaquarium soll noch ein zweites Versuchsbecken Nun drehen die Axolotl, die aufgrund eines fehlenden what happened some four billion years reasoning is a rich body of “Darwinian even if they might have won the original folgen. „Es ist spannend, dass die Tiere jetzt da sind“, sagte Schilddrüsenhormons kurioserweise immer im Larvenstadium ago, when molecules of tRNA type ap- experiments” with phage RNA. They race had they happened to be there. The Ulrike Teichmann, die Leiterin des Tierhauses. bleiben, ihre Runden in dem drei Meter langen, 900 Liter peared, which had the combined abili- were inspired by Sol Spiegelman’s work key feature of such design is its hyper- fassenden Aquarium. Umgesetzt wurde das Projekt mithilfe ties to perform catalytic functions and on “serial transfer” in the 1960s and car- cyclic organization as proposed in des Ausbildungsstättenpreises der Max-Planck-Gesellschaft, to reproduce themselves, with certain ried out under the guidance of the late Eigen’s original work of 1971, and der im Sommer 2011 an die Tierhaltung des MPI-BPC ging. probabilities for errors/mutations on Christof Biebricher in Eigen’s institute. elaborated on in his book with Peter 7 500 Euro Preisgeld standen den Auszubildenden zur Ver- which selection could operate – in The importance of empirical guidance Schuster The hypercycle of 1979. The fügung. „Das Projekt war sehr anspruchsvoll im Zeitaufwand. short, when Darwinian evolution started as a prerequisite of theoretical thinking chapter goes on to compare these ideas Im Januar 2013 war die Planung abgeschlossen und dann on the level of molecules. is strongly advocated in the closing sec- with those of others, friends in spirit and haben wir angefangen zu bauen“, erzählt Ulrike Teichmann. tion of chapter 4 whose heading “pure critics. Section 5.9. reports on the devel- Der Schrank für das Axolotl-Aquarium, der eine Tonne Natural selection as a physical law thought = poor thought?”, if taken with- opment of “evolution machines” based Gewicht tragen muss, war dabei die größte technische Manfred Eigen constructs, as an ap- out question mark, expresses Eigen’s on experience and ideas acquired in Herausforderung, der sich die Tischlerei-Auszubildende Julia propriate framework for the dynamics of credo as a scientist. “Poor thinking” may Eigen’s lab at the Göttingen Max Planck Eilers stellte. Sie erklärt: „Das Schwierigste war, die Statik Darwinian evolution, a 4N-dimensional not be lacking sophistication, elegance, Institute for Biophysical Chemistry, and dafür hinzubekommen.“ In präziser Arbeit wurde das Becken information space, where N is the total or intellect, he says, but as long as it has used to start a biotechnological com- schließlich auf einer Schaumstoffmatte platziert, um Sprünge length of the sequences of four nucleic not been checked by observation, it re- pany. The last section, as mentioned durch Steinchen zu vermeiden. acids that have so far come in existence. mains speculation. As an amusing case before, connects back to the begin- „Wenn die Prüfungen der Auszubildenden vorbei sind, Genes are points in this space, and their in point he tells the story of the wrong ning with reflections on The life of the werden wir die Planung des zweiten Forschungsaquariums in kinship is expressed in terms of the prediction of the genetic code by Francis cosmos (Smolin 1977). Angriff nehmen. Da könnten dann Larven unter verschiedenen geometry defined by Hamming distances Crick and others. Several times, notably at the end of Futterbedingungen bei ihrer Entwicklung beobachtet werden. as a metric. On this basis, and drawing The origin of life – on a molecular the conclusions, it is mentioned that the In einem zweiten Schritt lassen sich dann zum Beispiel die on his seminal paper of 1971, Eigen de- level – is the topic of the last chapter. full path from “strange simplicity” to Lichtbedingungen variieren oder weiße und schwarze Axo- scribes “natural selection as a physical It goes into more detail of both experi- “complex familiarity” has not yet been lotl vergleichend beobachten“, blickt Ulrike Teichmann in die law” (section 4.7.). An important feature ments and their theoretical description. completed. The “Treatise on matter, Zukunft.  Elisa Schubert of the governing equations is that they Exponential growth is demonstrated to information, life, and thought” has come so far as to cover the early stages of life on earth. A second volume is planned, Peter Richter with main emphasis on even more com- Nine axolotls moved into the Animal Facility studied theoretical physics in Göttingen and plex and familiar topics: “Life, thought, received his PhD in 1971 from the University of and human culture”. At his age of 86 hey look bizarre with big round eyes and gills like is about three meters long. The project could be realized after Marburg. In 1973, he returned to Göttingen and Manfred Eigen is not sure he will be able seesawing feathers on their flat heads: Nine axolotls, the Animal Facility of the MPI-BPC won the Ausbildungs- worked as a research associate with Manfred Eigen to complete this task. Mexican salamander that lack a thyroid hormone and, stättenpreis in summer 2011, a prize of the Max Planck Society at the MPI-BPC until 1977. After research stays at Let us be grateful for the present book Ttherefore, spend their entire life in a larval state, have moved endowed with 7,500 Euros. “The project was very time- MIT in Cambridge (USA) and Stanford University which took a long time to mature: a into their new home at the MPI-BPC’s Animal Facility BTL on consuming. In January 2013, we finished our planning and (USA) Peter Richter was appointed as professor of masterpiece of scientific literature, an April 25th 2013. It is the first stage victory of the axolotl project then started building,” said Ulrike Teichmann. The biggest theoretical physics at the University of Bremen in authoritative compendium of what the carried out by 14 apprentices from nine professions at the technical challenge was to construct the cabinet to carry the 1980. His research interests are nonlinear systems natural sciences have achieved up to MPI-BPC. While the first aquarium is for watching purposes heavy aquarium. It was built by Julia Eilers, apprentice in the and structure formation, mathematics of dynamical systems, chaos, fractals, the turn of the millennium, a magnum only, the next step is to install another one for research issues. carpentry at the institute. “The next aquarium, which we will integrable problems of classical mechanics, as well as regular and chaotic opus of a unique kind, unmatched in “We are happy that the animals have finally arrived,” said plan after the exams, will be set up to study how the axolotls spinning tops. From 2003 to 2005, he was also Vice President for teaching character and scope.  Peter Richter Ulrike Teichmann, head of the BTL. develop under certain conditions like different food or light, affairs at the University of Bremen. Since his retirement in 2011, he is engaged Three golden, two black, and four white colored axolotls or to compare white and black ones,” Ulrike Teichmann gives in physics teacher education as Wilhelm und Else Heraeus Seniorprofessor. are now swimming their laps inside the large aquarium, which a foresight. Elisa Schubert

50 Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society 51 Alpakas finden am Institut eine Heimat

Nach einem halben Jahr Vorbereitung war es am 30. Mai 2013 endlich soweit. Frisch geschoren machten sich zwei Alpakas aus dem Landkreis Delmenhorst auf den Weg zum MPI-BPC. Seitdem sind weitere vier Alpaka-Stuten eingezogen. Sie produzieren spezielle Antikörper für die Forschung am Institut.

m Frühjahr 2013 haben die ersten Damit sich die Alpakas heimisch her wurden hierfür „normale“ Antikörper zwei von mittlerweile sechs Alpakas fühlen, wurde das terrassierte Gelände verwendet. Allerdings haben Nano- ihr neues Quartier auf dem Faßberg oberhalb der Gärtnerei zum Tiergehege bodies eine viel geringere Abmessung Ibezogen. Zwar waren die zweijährigen umgestaltet. Die Planung hatte dabei das (etwa 4 Nanometer) als die normalen Stuten Olga und Rita noch etwas scheu, Tiergartengestaltungsbüro Wiesenthal Antikörper (etwa 16 Nanometer). Daher zugleich aber auch neugierig auf alles, aus Gleichen übernommen. Es wurden erlauben die Mini-Antikörper eine was um sie herum passiert. Beide stam- ein Stall ausgebaut, Weideflächen an- wesentlich präzisere Lokalisierung. interessieren (zum Beispiel natürliche Die Alpakas sind damit nur sehr klei- Die zuständige Tierschutzbehörde men aus derselben Zuchtgruppe einer gelegt, Carports als Unterstände und Nanobodies können für eine hoch- Viren oder Bakterien). Deshalb kommt nen Eingriffen ausgesetzt: der Impfung hat das erprobte und standardisierte auf Alpakas spezialisierten Farm südlich zwei Tränken aufgestellt. Außerdem effektive (affinitätschromatografische) ein spezielles Phagen-Display-Verfahren und einer vierteljährlichen Blutspende. Verfahren geprüft und „grünes Licht“ von Bremen. „Die Tiere haben sich sehr gibt es einen Schotterrasen. Dieser ist Aufreinigung von Proteinen ebenso zum Zuge. Damit können spezifisch Sie spüren dabei im Idealfall ähnlich gegeben. Mit dem Projektstart am In- gut bei uns eingelebt und entwickeln für die Tiere besonders wichtig, damit verwendet werden wie als Hilfsmittel die Baupläne jener Antikörper isoliert wie der Mensch lediglich einen kleinen stitut wurde dennoch gewartet. „Wir sich positiv“, erzählte Ulrike Teichmann, sie ihre Schwielensohlen genügend in der Röntgenstrukturanalyse. Diese werden, die das gewünschte Antigen „Piks“. Zudem werden die Antigene wollten, dass die Tiere hier erst einmal die Leiterin des Tierhauses. „Zudem ver- abnutzen können. Auch wurde eine Analyse macht Proteine in atomarer tatsächlich erkennen. Mit dieser Informa- so präpariert, dass sie für die Alpakas in Ruhe ankommen und sich gut einge- tragen sie sich ausgesprochen gut und Wiese frisch eingesät. Seit alles fertig Auflösung sichtbar, erfordert aber, dass tion werden schließlich E. coli-Bakterien ungefährlich sind. Tatsächlich sind die wöhnen“, erklärte Ulrike Teichmann. sind beste Freundinnen. Sie treten über- angelegt ist, können sich die Alpakas auf sich das Protein zunächst zu einem Kris- so programmiert, dass sie die gewünsch- Belastung und die benötigte Blutmenge Wer zuschauen möchte, wie Olga, all im Doppelpack auf.“ einem rund 7 000 Quadratmeter großen tall ordnet. Leider sind viele interessante ten Nanobodies in beliebiger Menge so gering, dass ein Tier im Laufe seines Rita und ihre mittlerweile vier Alpaka- Gelände mit Bäumen und Büschen frei Proteine aber derart beweglich, dass sie produzieren, und das ohne weiteres Lebens an mehreren Nanobody-Pro- Kolleginnen am Institut leben, kann sie bewegen. nur sehr widerwillig kristallisieren. Der Zutun eines Alpakas. Noch ein großer jekten mitwirken kann und dabei eine am Tor der alten Gärtnerei (gegenüber richtige Nanobody kann sie in einen Vorteil: Aus einer einzigen Blutprobe gute Lebensqualität und hohe Lebens- der Kita) gern besuchen. Spezielle Alpaka-Antikörper geordneten Kristall zwingen und somit lassen sich sehr viele verschiedene erwartung genießt. Dies alles sind sehr Marianne Steinke, Dirk Görlich Seit 2006 werden Alpakas in der die Analyse selbst in solch schwieri- Nanobodies gewinnen. wichtige Tierschutzaspekte. Biomedizin als „Entwicklungshelfer“ für gen Fällen ermöglichen. Die Abteilung ganz besondere Antikörpervarianten Zelluläre Logistik von Dirk Görlich setzt eingesetzt, die Single domain-Antikörper diese Nanobodies erfolgreich ein, um oder auch Nanobodies genannt werden. intrazelluläre Transportprozesse zu ana- „Normale“ Antikörper erkennen ihre lysieren. Auch will sein Team die Frage Antigene (wie beispielsweise Viren, klären, wie Zellen ihren Zellkern bilden. Bakterien oder andere Krankheits- erreger) mithilfe zweier Proteinketten, Nur ein kleiner „Piks“ der schweren und der leichten Kette. Und wie erzeugt man nun Nano- Das Alpaka Alpakas (und andere Kamele) produzie- bodies? Zunächst wird ein Alpaka gehört zur Familie der Neuwelt- ren jedoch auch einfachere Antikörper, mit dem gewünschten Antigen (einem kameliden und hat keine Höcker. Der deren Antigen-Bindungsstelle von einer gereinigten Protein) geimpft, was unse- Paarhufer mit Schwielensohlen kommt einzigen schweren Kette gebildet wird. rer herbstlichen Grippeschutzimpfung in zwei Rassen vor: Huacaya und Suri. Solche einfachen Antikörper lassen sich entspricht. Daraufhin bildet das Immun- Die Lebenserwartung der Alpakas be- durch molekularbiologische Verfahren system – genauer gesagt die B-Lympho- trägt bis zu 20 Jahre. weiter zu Nanobodies verkleinern. zyten – Antikörper, um den Fremdkörper Als Pflanzenfresser ernähren sie sich Diese werden dabei so ausgewählt, dass abzuwehren. Die Baupläne dieser Anti- von Gras, Kräutern und Laub. Ge- sie ein spezifisches Antigen erkennen, körper zirkulieren mit den Lymphozyten spuckt wird meist nur in der Herde, beispielsweise ein für die Forschung in der Blutbahn und können deshalb aus um die Rangordnung klarzustellen. interessantes Protein. einer einfachen Blutprobe extrahiert Alpakas wurden bereits vor mehr als Fluoreszenz- oder goldmarkiert las- werden. 5 000 Jahren in Südamerika domes- sen sich die Nanobodies einsetzen, um Die Blutprobe enthält jedoch Bau- tiziert und in den Anden vor allem das gewünschte Protein mit höchster pläne für Millionen unterschiedlicher wegen der Wolle gezüchtet. Die Tiere Genauigkeit innerhalb einer Zelle zu loka- Antikörpervarianten, von denen die produzieren drei bis sechs Kilo- lisieren. Dabei kommen Fluoreszenz- und allermeisten gegen Objekte gerichtet gramm Wolle pro Jahr. Elektronenmikroskope zum Einsatz. Bis- sind, die den Forscher zunächst weniger

52 Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society

Alpacas took up residence at the institute

On May 30th 2013, after half a year of preparations, the time had finally come: Two freshly shorn alpacas started their journey from the district of Delmenhorst to the MPI-BPC. The staff at the animal facility was curious to see how the two mares, who will help to produce miniaturized antibodies for research, will like their

new animal enclosure. Meanwhile, the institute has six alpacas.

n spring 2013, the first of meanwhile alpacas to make them feel at home. The gen-specific antibody production. Later Gästeprogramm für he MPI-BPC provides a small number of fellow- six alpacas settled into their new zoological garden design officeTier- on, a blood sample is taken and mRNAs ships for predoctoral students, foreign postdocs, quarters on Faßberg and seem to be gartengestaltung Wiesenthal from Glei- encoding these antibodies are isolated Nachwuchsforscher and established researchers, named in honor of its Ifeeling very comfortable. The two-year- chen took on the planning. A stable has from the circulating B-lymphocytes. The TNobel Laureates Manfred Eigen (1967), Erwin Neher (1991), old mares, Olga and Rita, were a little been expanded, an area of pasture land mRNAs are then reverse transcribed into and Stefan Hell (2014). shy, but also very curious about every- has been created, carports for shelter a cDNA library. The library, however, as Institut hat ein Förderprogramm für Nach- The Stefan Hell fellowship for predoctoral students will thing that is happening around them. and two drinking troughs have been set represents not only antibodies directed wuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler allow to participate in the research of a department or a research Both come from the same breeding up. Furthermore, there is a gravel area against the desired antigen, but a far larger gestartet, das zu Ehren der Nobelpreisträger group at the MPI-BPC for up to six months. The Manfred group at a farm south of Bremen, which which is particularly important for the number that target other antigens. For DManfred Eigen (Chemie 1967), Erwin Neher (Medizin oder Eigen fellowship for postdoctoral fellows will allow to join a specializes in alpacas. “The animals have animals, so that they can sufficiently we- selecting specific ones, bacteriophages Physiologie 1991) und Stefan Hell (Chemie 2014) nach die- MPI-BPC department/research group for an initial period of settled in very well and are developing ar down their callus soles. Moreover, a (that is, viruses that infect bacteria) are sen benannt wurde. So kann das Stefan-Hell-Stipendium two years. The Erwin Neher fellowship for established resear- favorably”, Ulrike Teichmann, head of meadow has been newly sown. When used. Individual cDNAs are placed into an interessierte Jungwissenschaftler vor dem Antritt einer chers will support visiting scientists (sabbatical, collaborations, the animal facility, told. “Moreover, they everything is finished, Olga and Rita can the genome of individual phages in such Dissertation für einen Zeitraum von bis zu sechs Monaten and others) for up to two years. get on extremely well with each other roam about freely in an area of appro- a way that the encoded antibody frag- vergeben werden. Postdoktoranden können sich um ein All doctorate students receive employment contracts and are best friends. They always appear ximately 7,000 square meters with trees ment becomes displayed at the surface Manfred-Eigen-Stipendium bewerben, das eine Förderung (Förderverträge) and, thus, they are not eligible to apply for as a twosome.” and bushes. of the phage. Antigen-specific phages der ersten zwei Jahre ermöglichen wird. Die Erwin-Neher- fellowships. The terraced grounds above the The alpacas joined the institute to help are then selected with immobilized anti- Stipendien werden Gastwissenschaftler für bis zu zwei nursery have been reshaped for the us with very special antibody tools. Nor- gen. The corresponding antibody cDNA Jahre unterstützen. Eine Doktorandenförderung ist nicht www.mpibpc.mpg.de/fellowships mal antibodies recognize their antigens is re-cloned into an E. coli expression vorgesehen, da Doktoranden Förderverträge erhalten. by means of two polypeptide chains, vector, and used to produce virtually un- a heavy and a light chain. However, limited amounts of the nanobody in a Alpacas (and other camels) also pro- recombinant form. Many different nano- duce antibodies that bind epitopes with bodies can be obtained from a single Literaturherbst steht wieder vor der Tür just a heavy chain. The antigen-binding blood sample. domain of such a simpler antibody can The alpacas are therefore only ex- be cloned and recombinantly expressed. posed to minimal intervention, that It is then called a nanobody. is, immunization and quarterly blood Nanobodies (diameter: about 4 nm) sampling. Ideally, they only feel a little are far smaller than conventional anti- “prick”, just like a human would. Fur- bodies (about 16 nm). They therefore allow thermore, the antigens are prepared in for a greater precision of protein local- such a way that they are harmless for ization by fluorescence or electron the alpacas. The strain and the required microscopy. Nanobodies can also amount of blood are in fact minimal, be used for affinity chromatography so the animal can take part in several or as a small-sized inhibitor of their nanobody projects and still enjoy a good target proteins. Another application is quality of life and a high life expectancy. X-ray crystallography of proteins and These, to us, are very important animal protein complexes. This method can welfare aspects. yield an atomic structure, but requires The relevant animal welfare authority the protein to crystallize in the first place. has checked the well-tried and standard- Vom 9. bis 18. Oktober 2015 findet der 24. Göttinger Literaturherbst statt. Unter den insge- Many very interesting proteins, however, ized procedure and given their “green samt 57 Veranstaltungen finden sich prominente Gäste wie Peer Steinbrück, Jonathan Franzen are highly flexible and thus crystallize light”. If you would like to watch how und Günter Wallraff. Die Reihe Wissenschaft beim Göttinger Literaturherbst startet mit dem only very reluctantly. Nanobodies can the alpacas explore their home, you may Astrophysiker Harald Lesch, der sein Werk Die Entdeckung des Higgs-Teilchens. Oder wie das rigidify such proteins and thus promote visit them at the old nursery gate (oppo- Universum seine Masse bekam präsentieren wird (9. Oktober, 19 Uhr, Paulinerkirche). Mehr crystallization even in difficult cases. site the daycare facility for children). Informationen finden Sie unter www.literaturherbst.com How are nanobodies made? First, the Connie Paz, Dirk Görlich Alpaca is immunized to trigger an anti-

54 Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society 55

Max-Planck-Direktor Leo De Maeyer verstorben

Das MPI-BPC trauert um seinen emeritierten Direktor Leo C. M. De Maeyer. Am 18. Juni 2014 ist der Forscher im Alter von 86 Jahren verstorben.

The Max Planck Society is r war ein Wissenschaftler der ersten Stunde an unserem Institut. Mit seinen herausragenden und inspirierenden researching its own history Forschungsarbeiten hat er Apparaturen in der Molekular- Ebiologie entwickelt, die heute weltweit experimentelle An- In a seven-year research program, the Max Planck Society (MPS) investigates wendung finden. Für seine Verdienste um die Wissenschaft every facet of its own history. The research will shed light und seinen unermüdlichen Einsatz für die Belange des Instituts sind wir Leo De Maeyer zutiefst dankbar“, sagte der dama- on the Society’s dynamism as well as its ethical lapses, its missteps lige Geschäftsführende Direktor, Gregor Eichele. and its successes. The research project started in winter 2015 Leo De Maeyers Leidenschaft war ohne Zweifel die Wissen- schaft, die er sehr intensiv und mit ansteckender Begeisterung and is based at the Max Planck Institute for the History of Science in Berlin. betrieb. Der Chemiker befasste sich im Laufe seiner Karriere mit grundlegenden Problemen der physikalischen Chemie. Bereits kurz nach seiner Promotion kam der gebürtige Belgier im Jahr 1956 mit einem Alexander von Humboldt-Stipendium in die Arbeitsgruppe von Manfred Eigen am damaligen Göttinger he idea of researching the MPS' the Presidential Commission appointed use issue, and external influences will MPI für physikalische Chemie. Dort lieferte er wesentliche history was first initiated in to study the History of the Kaiser be investigated without reservation. Beiträge zur Weiterentwicklung der sogenannten Relaxations- spring 2014 by the then Presi- Wilhelm Society under National Social- The object here is to create new links methoden. Mithilfe dieser innovativen Messanordnung gelang Tdent of the Society, Peter Gruss. The ism, the new program will also investi- between the history of science and con- es Manfred Eigen schließlich, die Geschwindigkeit extrem current President, Martin Stratmann, gate the encumbrances left over from temporary history. The focus will be on schneller chemischer Reaktionen zu bestimmen, die bis dahin then launched a research program in the National Socialist past that have change at the MPS in consideration of als unmessbar galten. Im Jahr 1967 wurde Manfred Eigen dafür June 2014 to study the History of the weighed on the history of the MPS, and its integration into society, science, and mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet. Eine lange Publi- Max Planck Society 1948-2002 with how the involvement of the Kaiser Wil- politics. kationsserie von Leo De Maeyer und Manfred Eigen doku- the promise of maximum support, and helm Society in Nazi crimes was dealt Based at the Max Planck Institute mentiert den Fortschritt dieser Technik und die Erweiterung it is this project that has now begun its with. for the History of Science in Berlin, ihres Anwendungsbereichs. work. The next seven years will witness The new project concerns the history the program is headed by Jürgen Renn Anfangs wurde diese Methode hauptsächlich für die Aufklärung a historical investigation of the develop- of both the MPS as a whole, as well as (Max Planck Institute for the History of der Kinetik anorganischer Reaktionen wie der Protonen- ment of the MPS from its establishment of its institutes, its scientific programs Science), Carsten Reinhardt (President übertragung und der Bildung von Metallkomplexen ange- Leo C. M. De Maeyer. in 1948 through to the end of Hubert and working methods, its structures, and of the Chemical Heritage Foundation, wandt. Später wurden diese auf biochemische Systeme wie Markl’s presidency in 2002. results. Both successes and failures over Philadelphia/ Bielefeld University) and Proteine, Nukleinsäuren und Membranen ausgeweitet. Leo biophysikalische Chemie hatte er entscheidenden Anteil. Hier The object of the research program the decades will be analyzed in equal Jürgen Kocka (Berlin Social Science De Maeyer hat nicht zuletzt die Verbreitung der Relaxa- leitete er bis zu seiner Emeritierung im Jahr 1995 die Abteilung is to comprehensively reconstruct the measure. The project will also consider Center). The operational administration tionsmethoden weltweit befördert, indem er eine handliche Experimentelle Methoden. In den Jahren 1978 bis 1981 unter- history of the Max Planck Society and numerous points of view: not only of of the project is in the hands of Florian Temperatursprungapparatur konstruierte. Neben diesem Bei- stand ihm zudem die Instrumentation Division am Heidelberger place it in the context of temporal and administrators and their administrative Schmaltz (Max Planck Institute for the spiel für einen erfolgreichen Technologietransfer haben seine European Molecular Biology Laboratory. scientific historic developments. The methods, but also those of scientific History of Science). The research team is experimentellen Methoden in vielen Bereichen der Biologie, Kollegen und Mitarbeiter schätzten sein stets offenes Ohr work will also include a study of the and non-scientific staff, as well as the comprised of highly qualified historians Chemie und Physik breite Anwendung gefunden. für die Belange seiner Mitmenschen, seine Unterstützung und continuities in terms of personnel, in- Society’s own perception of itself, its specializing in the history of science and Aufgrund seiner äußerst erfolgreichen Forschungsarbeiten seinen Humor. Legendär war sein Findungsreichtum, wenn stitutions and scientific history carried cooperative efforts and its relation- contemporary and social history. The wurde Leo De Maeyer im Jahr 1965 zum Wissenschaftlichen eine Apparatur am Institut den Geist aufgab. Als begnadeter over from MPS' predecessor organiza- ships to industry, society, politics, and research program will be supported Mitglied der Max-Planck-Gesellschaft ernannt und als Direktor Tüftler scheute er nicht vor Reparaturen zurück, die andere tion, the Kaiser Wilhelm Society and its culture. Critical issues, too, such as the by an international Scientific Advisory an das MPI für physikalische Chemie berufen. An der Über- längst aufgegeben hatten – und rettete so manches wertvolle institutes. Following on from the work of ethical boundaries of research, the dual Board.  based on an MPS press release führung dieses Instituts in das 1971 neu gegründete MPI für Gerät für die Forschung.  Carmen Rotte

56 Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society Neues aus dem Institut und der Max-Planck-Gesellschaft / News from the institute and the Max Planck Society 57 Melina Schuh als Direktorin berufen

Das MPI-BPC hat Melina Schuh als Direktorin berufen und sie hat den Ruf angenommen. Seit dem Der damalige Geschäftsführende 1. Juni 2015 übt Melina Schuh diese Funktion zunächst im Nebenamt Direktor Gregor Eichele begrüßt aus. Ab dem 1. Januar 2016 wird die Biochemikerin Patrick Cramer (links). dann im Hauptamt am Institut tätig sein.

n der neu eingerichteten Abteilung Meiose will Melina schleusung führen zu Embryonen, Patrick Cramer ist neuer Direktor am Institut Schuh mit ihrem Team erforschen, wie sich befruchtungs- bei denen einzelne Chromosomen fähige Eizellen in Säugetieren entwickeln. Bevor eine Eizelle überzählig sind oder fehlen. Die Imit einer Samenzelle verschmelzen kann, muss sie wie die Folge sind Fehlgeburten, geneti- as MPI-BPC hat Patrick Cramer zum 1. Januar 2014 ausgelesen und genutzt werden. Diesen elementaren Prozess Samenzelle ihren Chromosomensatz halbieren. Einer der bei- sche Anomalien wie das Down-Syndrom oder Unfruchtbarkeit. als Direktor berufen. In seiner neu eingerichteten des Lebens und seine Regulation möchte der Forscher in den Chromosomensätze verbleibt in der Eizelle, während der Mit ihrer Forschung will Melina Schuh zu einem besseren Abteilung Molekularbiologie klärt der Chemiker der Zelle analysieren und Schritt für Schritt bis ins atomare andere unter Bildung eines sogenannten Polkörpers aus dem Verständnis dieses wichtigen Prozesses der Ausschleusung Dseitdem auf, wie die im Erbgut gespeicherten Informationen Detail sichtbar machen. Zytoplasma ausgeschleust wird. Fehler während dieser Aus- beitragen.

Patrick Cramer is new Director at the institute Melina Schuh appointed as new Director

he MPI-BPC has appointed Patrick Cramer as Direc- eukaryotic cells,” Patrick Cramer explains. For this purpose, he MPI-BPC has appointed Melina Schuh as Director To become a fertilizable egg, an oocyte has to eliminate half of tor as of January 1st 2014. In the new Department his team uses integrated structural biology and complemen- and she has accepted the institute’s offer. Since the chromosomes into a small polar body, because the sperm of Molecular Biology the chemist elucidates how tary functional studies to solve the three-dimensional and June 1st 2015, Melina Schuh fulfills the position will contribute the other half during fertilization. Errors during Tthe information stored in the genome is read out and used. functional architecture of large macromolecular complexes Tpart-time. With beginning of next year, the biochemist will chromosome elimination result in aneuploid embryos and, thus, His aim is to analyze this elemental process of life involved in transcription. In the long-term, Patrick Cramer's then work with her team full-time at the MPI-BPC. miscarriages, genetic disorders such as Down syndrome, or in the cell and visualize it step by step in atomic detail. “Our aim is to understand the functional genome as a regulatory In her new Department of Meiosis Melina Schuh will inves- infertility. With her research, Melina Schuh wants to contri- goal is to understand the molecular mechanisms of gene network. tigate how mammalian oocytes develop and how they mature bute to a better understanding of this essential elimination transcription and the principles of genomic regulation in into fertilizable eggs. process.

Patrick Cramer Melina Schuh studied biochemistry at the Uni- (Jahrgang 1969) studierte Chemie an den Universitäten Stutt- (born in 1969) studied chemistry at the Universities of Stuttgart studierte Biochemie an der Universität versity of Bayreuth. She then did gart und Heidelberg mit Forschungsaufenthalten in Bristol and Heidelberg and was a research student in Bristol and Bayreuth und promovierte 2008 am her PhD at the European Molecular und Cambridge (Großbritannien). Nach Abschluss seiner Cambridge (Great Britain). After completing his PhD at the European Molecular Biology Labora- Biology Laboratory (EMBL) in the Doktorarbeit am European Molecular Biology Laboratory European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Grenoble tory (EMBL) und an der Universität group of Jan Ellenberg and received (EMBL) in Grenoble (Frankreich) im Jahr 1998 forschte er an (France) in 1998, he was a postdoctoral fellow at Stanford Heidelberg. Im Anschluss wechselte a joint PhD degree from the Uni- der Stanford University (USA) im Labor des späteren Nobel- University (USA) in the lab of Roger D. Kornberg, who later sie nach Cambridge (England), wo versity of Heidelberg and EMBL in preisträgers Roger D. Kornberg. Im Jahr 2001 wechselte er received the Nobel Prize in Chemistry. In 2001, Patrick sie seit 2009 als Gruppenleiterin am 2008. Subsequently, she moved to als Professor für Biochemie an das Genzentrum der Ludwig- Cramer joined the Ludwig Maximilians University in Munich as MRC Laboratory of Molecular Bio- Cambridge (UK), where she has been Maximilians-Universität in München, dessen Direktor er Tenure-track Professor. He was the director of the university’s logy forscht. Für ihre Arbeiten wurde a group leader at the MRC Labora- von 2004 bis 2013 war. Für seine Forschungsarbeiten erhielt Gene Center from 2004 until 2013. For his research Patrick sie mehrfach ausgezeichnet, darunter tory of Molecular Biology since 2009. Patrick Cramer zahlreiche wissenschaftliche Auszeich- Cramer received numerous scientific awards, among them mit dem Biochemical Society Early Melina Schuh is a recipient of the nungen, darunter der Feldberg-Preis, der Ernst Jung-Preis the Feldberg Foundation Prize, the Ernst Jung Prize for Medi- Career Award, dem Lister Research Biochemical Society Early Career für Medizin und der Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der cine, and the Gottfried Wilhelm Leibniz Prize of the German Prize und dem John Kendrew Young Award, the Lister Research Prize, Deutschen Forschungsgemeinschaft. Im Jahr 2012 wurde er Research Foundation. In 2012, he was awarded the Cross of Scientist Award. and the John Kendrew Young Scien- mit dem Bundesverdienstkreuz ausgezeichnet. Merit of the Federal Republic of Germany. Ausschluss von Chromosomen in den Polkörper in tist Award. einer menschlichen Eizelle. Elimination of chromosomes into a small polar body of a human oocyte. (Picture: Zuzana Holubcová, Melina Schuh) 58 Personalia / People Personalia / People 59 APPOINTMENTS

Manfred Lindau Alexander Stein

Forschungsgruppe Zellbiologie auf der Nanoskala Forschungsgruppe Membranproteinbiochemie Erforschung der molekularen Maschine, die im Körper die Freisetzung vieler Erforschung des molekularen Mechanismus des endoplasmatischen Retikulum- Neurotransmitter und Hormone aus neuronalen Zellen bewerkstelligt. assozierten Proteinabbaus; Import von Proteinen in den Apicoplast.

Research Group Nanoscale cell biology Research Group Membrane protein biochemistry Achieve a mechanistic understanding of the molecular nanomachine that releases Understanding the molecular mechanism of endoplasmic reticulum-associated neurotransmitters, hormones, and other compounds from secretory cells in the body. protein degradation; import of proteins into the apicoplast.

Rasmus Linser Johannes Söding

Emmy-Noether-Forschungsgruppe Festkörper-NMR-Spektroskopie Forschungsgruppe Bioinformatik Erforschung von Membranproteinen sowie von Amyloiden, die traditionell schlecht Entwicklung von computerbasierten statistischen Methoden für die Vorhersage der für andere Methoden in der Strukturbiologie zugänglich sind. Struktur und Funktion von Proteinen aus ihren Aminosäure-Sequenzen; Erforschung der Transkriptionsregulation. Emmy Noether Research Group Solid-state NMR spectroscopy Focus on membrane proteins and amyloidogenic proteins that are traditionally ill-suited Research Group Computational Biology for other structural biology methods. Developing computational and statistical methods for predicting the structure and function of proteins from their amino acid sequences; better understanding of transcrip- tional regulation.

Samuel Meek

Forschungsgruppe Präzisions-Infrarotspektroskopie an kleinen Molekülen Erweiterung der Präzisionsspektroskopie auf Vibrationsübergänge in leichten, zweiatomigen Molekülen, besonders im OH-Radikal.

Research Group Precision infrared spectroscopy on small molecules Extending precision spectroscopy to vibrational transitions in light diatomic molecules, with particular emphasis on the gas-phase OH radical.

60 Personalia / People Personalia / People 61 Prizes and Awards 2013 - 2015 David Ban Otto-Hahn-Medaille 2013 Verena Börger 1. Platz in der Gesellenprüfung im Tischlerhandwerk Südniedersachsen 2015 Azubipreis der Max-Planck-Gesellschaft 2014 Steffen Bürmann Azubipreis der Max-Planck-Gesellschaft 2013 Patrick Cramer Arthur-Burkhardt-Preis 2015 Jean-Philippe Demers Otto-Hahn-Medaille 2014 Karine dos Santos Promotionspreis der Gesellschaft für Biochemie und Molekularbiologie 2013 Julia Eilers Leistungswettbewerb des Deutschen Handwerks 2013, 2. Kammersiegerin Azubipreis der Max-Planck-Gesellschaft 2013 Jens Frahm Wissenschaftspreis des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft 2013 AUSGEZEICHNET! Niedersachsenprofessur 2015 Christian Griesinger Ampere-Preis 2014 Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften 2014 Argentinien-Preis 2013 Helmut Grubmüller Frankfurter Rolf-Sammet- Gastprofessur 2013 Silvana Grzelachowski Azubipreis der Max-Planck-Gesellschaft 2013 Stefan Hell Nobelpreis für Chemie 2014 Kavli-Preis für Nanowissenschaften 2014 Hall of Fame der Deutschen Forschung 2014 Paul Karrer Medaille 2013, Carus Medaille 2013 Matías Hernández Otto-Hahn-Medaille 2012 (awarded in 2013) Claudia Höbartner Hellmut-Bredereck-Preis 2013 Herbert Jäckle Argentinischer Staatspreis 2014 Preis für internationale wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit der VR China 2013 Reinhard Jahn Mitglied der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen 2015 Foreign Associate of the National Academy of Sciences 2015 Heinrich-Wieland-Preis 2014 Eduard-Bucher-Preis 2013 Florian Jordan Azubipreis der Max-Planck-Gesellschaft 2014 Tom Jovin Gregorio Weber Award 2014 Fulwyler Award 2013 Rasmus Linser Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe 2015 Reinhard Lührmann Lifetime Achievement in Science Award 2014 Tobias Moser Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis 2015 Sina Mozaffari Jovin Otto-Hahn-Medaille 2013 Stefanie Mühlhausen Synaptic Systems-Stipendium 2013 Erwin Neher Premio Capu d’Orlando 2014 Lea Nolte Azubipreis der Max-Planck-Gesellschaft 2013 Mary Osborn Bundesverdienstkreuz 2014 Danail Rachev Azubipreis der Max-Planck-Gesellschaft 2014 Marina Rodnina Hans Neurath Award 2015 Patricia Scholtyssek Azubipreis der Max-Planck-Gesellschaft 2015 Halyna Shcherbata EMBO Young Investigator 2014 Holger Stark Ernst-Ruska-Preis 2013 Simone Techert Morino Lectureship Award 2014 Hans-Jürgen Troe Otto-Hahn-Preis 2015 Jan Zelmer Leistungswettbewerb des Deutschen Handwerks 2013, Kammer- und Landessieger Tischlerei MPG-Ausbildungsstättenpreis 2013

ERC Grants Henrik Bringmann ERC Starting Grant 2015 Adam Lange ERC Starting Grant 2013 Manfred Lindau ERC Advanced Grant 2013

Honorary Degrees Christian Griesinger Universität Rosario 2013 Stefan Hell Polytechnische Universität Bukarest 2013 Erwin Neher Xi'an Jiaotong University, Xi'an 2014 Hans-Jürgen Troe Universität Helsinki 2014

Personalia / People 63 IMPRINT

Editor-in-Chief & Content Authority CarmenIMPRESSUM Rotte

EditorialRedaktionsleitung Staff UlrikeCarmen Gerischer Rotte (cr), Tel. 1304 Frederik Köpper Carmen Rotte Redaktion Elisa Schubert Ulrike Gerischer (ug), Tel. 1283 Frederik Köpper (fk), Tel. 1646 LayoutCarmen & Rotte Typesetting Claus-PeterElisa Schubert Adam, (es), Tel.Frederik 1308 Köpper, Elisa Schubert Layout PicturesElisa Schubert, Claus-Peter Adam, IreneFrederik Böttcher-Gajewski Köpper Peter Goldmann Elisa Schubert Fotos Irene Böttcher-Gajewski, Tel. 1135 PrintingPeter Goldmann, Tel. 1423 BonifatiusElisa Schubert, GmbH, Tel. Paderborn 1308

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